黎昕俞
【記者黎昕俞綜合報導】電動車發展日新月異，其中可以防碰撞、辨識駕駛等多功能的感測器，讓汽車更全能。由國立中興大學材料科學與工程學系教授賴盈至帶領的團隊，研發出一款可自發電並具長距離感測能力的「自驅動電動車感測器」，將其配置在電動車上，不需要電池供電，大幅降低能源消耗。研究成果刊登於9月份國際頂尖期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。
電動車中包含多種感測器，可感應外圍環境的變化，並將訊息傳送到使用者手機或車內介面等裝置中。諸如用於偵測周圍物體的雷達、可見光相機等，在提高使用者安全性和可靠性方面扮演重要角色。然而，現今電動車感測器大多依靠車輛供電，若未來發展更多需要感測器的功能，賴盈至則提醒道：「當感測器變多，隨之增加的電力消耗會讓車子能行駛的距離變短。」因此，團隊改良摩擦奈米發電機 （Triboelectric Nanogenerator, TENG）的原料，增強自然環境中的靜電，讓感測器自行驅動，達成不需供電、降低能耗的目標。
摩擦奈米發電機是利用兩種材料經接觸後表面產生帶電的自然現象，將環境中的能量轉為電能的技術。不僅能用以感測周遭環境，接觸的材料也可以自由更換。團隊為改良感測器材料和結構，將摩擦奈米發電機的原料換成MXene（註一）及導電海綿。因MXene不穩定的結構且表面積大，容易吸引電子而產生靜電，故能提高感測器表面帶電離子的數量。而且，團隊更加入具大量孔洞的導電海綿用以增加電荷密度。如此一來，當人體往感測器移動時，其非接觸的感測能力最小可達1毫米的物體，並且最遠可以偵測到2公尺以外物體移動。
註一：MXene是材料科學中的一種二維無機化合物，厚度相當薄，有著過渡金屬碳化物的金屬導電性。
在研發過程中，面對奈米材料表面積過大易氧化，導致感測能力降低的問題。團隊特意將其埋入靜電材料中，減少觸氧面積，同時表面電荷會往內部的MXene移動，讓內部儲存更多靜電，進而增強感測訊號。就讀興大材料系碩士班的團隊學生呂明翰進一步說明，「這樣做也能讓感測器較為柔軟，更服貼於車子表面，不必擔心美觀問題。」
國立臺灣大學醫學工程學系教授林宗宏則表示，因現今的光學感測器在天候不佳時難以使用，但此作品能與光學系統的感測器可以互補，具有可看性。對此，賴盈至教授表示未來亦會往此方向發展，並補充道：「如何讓原料以便宜且大量生產製作，則是未來的挑戰。」
新聞來源：政大-大學報
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