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化工系童國倫教授與應力所陳建甫教授榮獲科技部2019年未來科技突破獎

  由科技部主辦之「2019未來科技展(FUTEX)」邁入第3年,受理超過500件作品申請參展,報名的技術經由各領域專家與科技部嚴謹的遴選過程,最終選出88件具有「產業應用性」與「科學突破性」的前瞻科研成果獲得2019未來科技突破獎。此次評選臺大共11件科研成果獲獎,其中工學院獲獎2件,由本院化工系童國倫教授以前瞻的「仿生全疏型多孔膜(Biomimetic Omniphobic Membranes)之製備及其於薄膜接觸器之應用技術開發」與應力所陳建甫教授開發之疾病診斷系統「結合手動式離心機與紙張平臺於疾病定點即時診斷」研究榮獲科技部2019年未來科技突破獎,於2019未來科技展中(12/5-8)展出。

  未來科技展以展現我國學研界的前瞻技術,以接軌產業與國際為主軸,向國人展示臺灣的研發能量與創新能力,進而成為產學合作的最佳平台。2019年技術聚焦於生技新藥、智慧農業生技、電子光電、半導體、智慧機械與新穎材料、AI人工智慧應用等關鍵領域,除了展示以外,展期亦有安排媒合洽談與未來科技論壇,藉此持續帶動學研與產業界的交流與商機。


【化工系童國倫教授研究團隊】仿生全疏型多孔膜(Biomimetic Omniphobic Membranes)之製備及其於薄膜接觸器之應用技術開發

  化工系童國倫特聘教授領導之膜過濾MAGIC (Membrane-Assisted Green and Innovative Processes Club) 研究團隊,成員包含黃冠勳博士、陳亮勳博士候選人(美國MIT)、陳奕叡博士、柯家傑博士及宜蘭大學陳建樺助理教授,研究開發「仿生全疏型多孔膜(Biomimetic Omniphobic Membranes)之製備及其於薄膜接觸器之應用技術」,專注於循環經濟中水回收再利用的前瞻薄膜技術,近期的研究主軸在於薄膜蒸餾技術(membrane distillation, MD)材料開發。研究團隊考量到工業廢水中會有大量的界面活性劑,傳統的疏水薄膜無法抵擋含有高濃度界面活性劑的廢液,其低表面能會造成膜孔的潤濕,造成薄膜在接觸器使用上壽命的減短,也嚴重地影響薄膜接觸器的效能,無法有效回收廢液中的有用物質。在這個特殊的狀況下,需要同時疏水和疏油的全疏型薄膜才能夠有效處理傳統疏水膜無法處理的廢液。因此,全球薄膜領域所缺的就是一個本質全疏型的膜材,以達到全面性的廣泛應用。

  童教授團隊使用化學床沉積法將ZnO奈米球沉積於薄膜表面,以簡單的方法製備出仿生全疏型薄膜。在直接薄膜蒸餾(DCMD)實驗中,透過此技術製備出之全疏膜處理含有高濃度(2.0 mM) SDS界面活性劑之鹽水 (70℃ 1 M NaCl),結果長時間連續操作下呈現穩定產水量與高鹽阻擋率。證實可利用ZnO奈米球所形成的凹角(re-entrant)結構創造出不易潤濕的介穩態Cassie-Baxter狀態,使其具備抵擋低表面張力進料之能力,同時簡單的製備方式與規模放大可行性也顯示此全疏膜在工業應用發展的潛力。此技術的成功開發,對水資源、碳捕捉、貴金屬回收及藥物高純度結晶等都將會開啟另一全新面貌,更可以讓台灣掌握關鍵材料與製程技術,奠立關鍵技術生根臺灣的契機。

  童教授研究團隊過去以仿火山石結構的仿地質研究手法(geomimetic approach),開創了具破壞式創新(disruptive innovation)的複合無機膜(inorganic membrane),獲Discovery Channel製作專輯報導,並衍生一家新創公司;如今團隊更師法大自然,以仿生的研究手法(biomimetic approach)開發出全疏型的有機膜(organic membranes)。童教授期許團隊能持續向大自然取經,以大自然啟發(nature-inspired)的角度出發,開發出綠色的薄膜分離材料,為地球的環保與永續盡一份心力。


【應力所陳建甫教授研究團隊】結合手動式離心機與紙張平臺於疾病定點即時診斷研究

  應力所陳建甫教授帶領之研究團隊研發「結合手動式離心機與紙張平臺於疾病定點即時診斷」研究,有別於傳統血液分析需要先以離心機進行血液與血漿分離,然而離心機價格昂貴且不易於各區域廣泛使用。陳教授團隊開發出利用手動離心機,搭配流體力學理論進行設計,達到只需要簡單用手指轉動旋轉手把,便可將採血管中全血於2-3分鐘內快速分離出純度達99%之純化血漿。接著結合多層微流體免疫分析試紙,以及攜帶式比色檢測儀,檢測結果以燈號與數值兩種形式加以顯示,整體操作可於十分鐘內獲得疾病檢測訊息。本平臺預期可經由改變抗體抗原組合,以及DNA探針等,廣泛應用於各項傳染疾病快速診斷、個人化醫療、與精準醫學等相關領域。