中兴大学材料系特聘教授吴威德与工学院金属研发中心林启明博士团队,开发出还原碴与铝碴回收再利用的高效脱硫技术,解决炉碴废弃物问题;同样地,兴大材料系副教授薛涵宇,以蛙皮为灵感,研发出可抗水中生物附着的多功能仿生涂料,上述两项创新技术,极具市场开发潜力,日前均荣获第18届国家新创奖。

吴威德团队以「环保高效脱硫剂产品开发」获奖。吴威德表示,炼钢大致分为高炉炼钢与电弧炉炼钢,电弧炉厂产生的炉碴,分为氧化碴(脱磷碴)跟还原碴(脱硫碴)两类,氧化碴稳定可回收作低强度混凝土或道路给配的用料,运用在较不重要的包覆等非结构性用途;而还原碴不稳定,遇水会膨胀裂开,破坏建物结构,不适用于营建。

至于还原碴的不稳定性,大致源自大量的活性氧化钙,必须去除活性才能稳定,可利用长时间堆置搭配磨细两种方式处理,但堆置需半年以上的时间,台湾每天还原炉碴产量大,回收厂通常没有那么大的堆置空间。

磨细虽可缩短熟化时间,但成本高,所以才会发生炉碴偷掩埋,或将还原碴偷偷混入非法回收利用的情况。

因为还原碴、铝碴的安定化成本高、产品附加价值低,且安定化处理,无法达到废弃物减量的目的。吴威德教授团队开发出环保高效的脱硫技术,透过回收还原碴,并加入铝碴废弃物进行改质,具有不改变现有制程、降低成本,及废弃物大幅减量等优势。

吴威德表示,第一代的「高效能再生脱硫剂」,可去化36%的废弃物,亦可提升30~50%钢品售价,进而增加公司获利约2.6~3.5倍;第二代「再生脱硫剂」,可替钢厂去化近38.8%的废弃物。此项脱硫剂拥有3家台湾先进电弧炉厂脱硫剂的优点,且兼具高脱硫性能与高废弃物去化量等,相当具竞争力。

薛涵宇以「蛙类启发之仿生水下抗生物污染附着表面涂层」获奖。薛涵宇表示,水下污垢生物会附着于船舶等水下器具表面,造成脏损,除影响器具外观,并造成表面结构损坏外,也会造成经济与环境巨大的影响。

以大型船舶为例,大量的附着生物,将增加船体的负载,不仅减缓航行速度,更间接导致能源消耗的增加。而船只航行至世界各地,也会将污垢生物散播,以外来物种身分进一步繁殖,破坏当地生态平衡。特别是当污垢或细菌等脏污进入精密电子仪器内部,可能造成仪器的损坏,带来更巨大的损失。

此项研究模仿青蛙皮肤,具有柔软能起皱且滑溜的特性,团队以独创的高分子合成技术,在微米等级的皱褶表面上制造奈米孔洞,并在表面注入润滑液,如硅油等,形成仿蛙类皮肤的滑溜表面,皱褶曲面因表面不平坦不利于藻类附着,形成结构性抗藻能力。

而奈米孔洞则具强大的毛细力,可吸附硅油,形成稳定且长效型的滑液表面,可让滑液不因洋流等剪切力的衝击,而快速流失,此滑溜表面可使生物污垢不易沾黏,进而随着水流而脱附,进一步强化结构性表面抗污能力。

同时,在动态环境与不同藻类种类中测试,皆证实此种涂层具有长效性的抗生物污垢附着能力,能应付不同环境,如淡水与海水中的多样藻类。未来可望应用于船体潜舰与离岸油槽表面抗污、飞机抗冰、水下光学设备自清洁等多元用途。

薛涵宇强调,台湾为海岛型国家,藻类极易生长,此研究提出有效的抗藻对策,希望协助解决台湾本土的民生、社会与环境问题,未来将尝试降低材料成本与技术门槛,从高分子材料出发,跨领域整合材料化学与界面科学,调控奈米混成材料的型态与组成,进一步将技术产品化。

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