磁凝絮快速淨水! Hitachi ClearBallast Water Purification

水的淨水處理在很多場合都很重要,尤其在緊急或設備不夠的場合, 像是災害發生地或是落後沒有自來水的國家. 傳統利用明礬來淨水, 原理就如同豆漿加鹽一樣,藉由電荷吸引來產生沉澱, 一來時效不快, 二來明礬中的金屬鋁離子對人有害,不合適長期使用. 最近有開始利用無害的帶電高分子來做類似的凝絮淨水處理, 利用加入帶電個高分子來跟水中的雜質或是有害微生物結合. 這影片介紹日本新開發出來快速的連續淨水裝置, 跟傳統凝絮最大的不同是在凝絮劑中加入帶有磁性的粒子, 所以不用等沉澱分離,只要利用磁鐵就可以把跟水中雜質跟凝絮劑形成的物質分離. 目前開發的對象是用在大貨輪壓艙水的處理, 不過同樣的技術也可以用在其他地方, 如果配合上合適的凝絮高分子,可以在緊急的時候能提供一種快速的淨水方式, 如果能開發一整環的處理技術, 或許對偏遠落後國家的飲用水處理也有幫助!


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向生物學習設計跟解決方案! Janine Benyus shares nature's designs

不管是自然界的生物或是人類所面臨的都是同一個物理世界, 所以許多人類面對的技術跟設計問題自然界的生物早已處理過並找出了好方法. 比較自然生物跟人類處理跟製造物品最大的不同是人類幾乎都是利用破壞環境跟產生多數廢物的方式製造少數有用的東西, 就像是電子產品的生產總是伴隨著有毒物的排放.而生物的解決方案總是幾乎沒有廢棄物考且不會破壞週遭的環境, 因為這樣才能確保自身種族的生存. 以這觀點來看, 人類的科技比起大自然的方案還處在很初階的階段. 講者以貝殼生長控制為例, 說明簡單的蛋白質釋放控制就可以調節貝殼結晶的成長跟終止, 說明大自然早就處理了很多工程物理問題. 生物科學的在未來不僅是了解生物做了什麼, 還要能從中找出邏輯利用生物的解決方案來引導人類找到更合理更跟環境相容的工程設計技術. 裡面列舉了12個最有可能改變目前技術的仿生技術,分別是:自主裝,CO2固定作用與光能利用, 生物力學外型設計, 光子晶體與自潔表面, 水氣凝聚, 礦物分離, 綠色化學, 可控制分解結構, 乾燥與修復保存, 感知與反應, 生產且肥沃土地, 環境友善技術等. 對每種技術都提出可能的應用的構想,期許一個新的仿生物方案的新工程典範.


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不結冰珠的表面! Design of Ice-free Nanostructured Surfaces

雖然台灣很少有雪, 也沒有冰風暴, 但是在寒冷的國家, 怎麼讓表面不結冰是很重要的問題. 一般的方式有利用對表面加熱或是利用甘油,鹽等物質來除冰. 這些方法不是耗能就是會造成環境污染. 下面的影面介紹在不同的表面其實水珠結冰的過程非常不一樣. 現在的奈米科技可以藉由控制表面的微結構來控制疏水性. 影片是用10000FPS拍攝的水珠滴落30度斜面的表面上結冰的過程. 在一般的表面, 當水珠攤平的時候就同時結冰了, 在疏水性的表面會在水珠回聚之後才結冰, 如果是超疏水表面水珠就直接彈走不結冰. 這研究展示不同的表面怎麼影響熱傳跟水珠的結冰過程, 以後或許可以用在汽車或是房屋上來控制結冰的程度.
學術文獻
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超快速機器手臂! Robots That Imitate Human Wrist

機器手臂不僅在各種生產組裝工廠, 食品工廠需要, 現在的生醫藥物的篩選實驗也越來越依賴機器手臂, 越快速的機器手臂越能快速完成更多工作或是藥物測試. 但是目前的設計都是利用把伺服把馬達裝載在活動的關節處扮演旋轉運動的腳色, 對這樣的設計要增加馬達力量速度的同時也會讓整隻機器手臂變重而有速度上的限制. 這影片介紹另一種機器手臂的設計, 類似人的手腕由很多韌帶拉動一樣, 這種設計把馬達移到手臂的上方, 用機械連桿來活動下方的手臂. 這樣一來手臂的活動部份可以大幅的減輕重量, 所以可以更快速的完成移動. 這種設計的另一個好處是多個自由度同時在機器手腕的部分實現, 這很多類似人類手腕的操作能更簡單實現. 配合上及時的影像分析, 這種設計能很快速完成像是分裝, 收集不同排列角度物品等任務.


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反射式膽固醇液晶電子紙! Color E-paper

傳統的液晶雖然漂亮, 但是因為高耗能, 所以現在的電子書選擇了利用E-Ink種只有切換時需要耗能的顯示技術. E-Ink利用電泳來驅動色素粒子所以沒有電壓時粒子是穩定的. 傳統的液晶螢幕一直需要電壓來維持分子的排列. 但其實有另一類的液晶種類稱為膽固醇液晶, 可以有雙穩態, 也就是分子排列有兩種穩定的狀態, 只有切換的時候需要提供電場. 這類的分子在不同的排列下就如同不同的晶格, 可以反射特定的波長. 下面的影片是展示利用三層這樣的結構做出來的彩色電子紙. 這種技術一樣有低耗能的優點, 之前的產品因為切換慢對比也不好, 所以競爭力不大. 現在廠商似乎已經漸漸克服缺點. 這類的技術除了電子紙還能用在窗戶或電子商標上.


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