「週日閱讀科學大師」–106年4月09日 師法自然–更輕、更強、更韌的多功能仿生複合材料

2017 年 04 月 25 日 principal 教育理念, 活動報導

「週日閱讀科學大師」–106年4月09日 師法自然–更輕、更強、更韌的多功能仿生複合材料

106年4月09日   師法自然–更輕、更強、更韌的多功能仿生複合材料

講座：國立清華大學 材料科學工程學系—陳柏宇 副教授

 

「週日閱讀科學大師」系列講座由科技部指導、國立科學工藝博物館、國立成功大學與國立高雄應用科技大學共同合作承辦，本計畫主要對象以南部地區高中職(含)以上學生、教師以及社會大眾為主，藉由國立科學工藝博物館優越的地理位置和完善的國際演講廳場地，提昇一般民眾對自然科學、人文社會科學及工程科學的關切；並引發青年學子對科學研究產生興趣，進而推廣至中學生的科學素養，讓科學教育普及至各社會階層，也就是本活動最重要的宗旨。

感謝計畫主持人成功大學李旺龍教授之邀請，擔任106年4月9日講座之主持人。

國立清華大學材料科學工程學系陳柏宇老師與Prof. Marc Meyers合著全球第一本結合「天然生物材料、仿生材料與生醫材料」專書《生物材料科學：生物材料、仿生材料與生醫材料》(BIOLOGICAL MATERIALS SCIENCE: Biological Materials, Bioinspired Materials and Biomaterials)，書籍於今年九月由英國劍橋大學出版社出版，成為國外部分學校指定教科書。仿生材料是近年新興研究領域，「以大自然為師」製作更輕、更強、更韌、多功能且高效率的材料。像是研究鯊魚皮表面，如何透過溝槽化達到抗沾黏的目的，抑制細菌生長；研究鮑魚殼內像粉筆一樣脆的碳酸鈣組成的珍珠層，如何組成類似磚瓦水泥兼具強度與韌性的複合材料，科學家將大自然界看到的有趣的結構「重現」，並保持其特性加以應用。

Janine Benyus說，台灣是一個島國，較有機會面臨環境崩潰的危機，所以更需要學習維持永續生態，最好的方法就是從自然中學習生物和系統，設計更有效率、低污染的生產方式。李教授說，仿生學對很多人來說還很陌生，其實已行之有年，仿生產品也已經在我們日常生活，受到鬼針草啟發的魔鬼氈就是最好的例子，近年來，科學家也從自然中想出了更多令人意想不到又具啟發性的好點子。

隨著科技進步，人們對材料的要求越來越高，堅硬必須，輕量佳，稀有金屬更好，在研究、生產過程往往需要大量的能量、伴隨著汙染的代價，而生物中有許多既硬且韌、人工無法匹敵的構造，卻是由普通的蛋白質和礦物質，在常溫常壓下優雅的形成。清大材料系的陳柏宇副教授從材料科學切入，研究鹿角、鮑魚殼、蜘蛛絲、海綿的機械性質，研發輕、韌、強的材質。

鳥類為了飛翔，從骨骼到羽毛都是中空的結構，巨嘴鳥的喙相當巨大，雖然看起來很笨重，但其實是個既輕且強的複合材料，中空的構造讓喙有龐大的體積而保持輕盈，外面有層薄膜保護結構的完整，兩者結合創造1+1>2的效果；豪豬的尖刺內部是多孔結構，外部由薄膜包覆，形成堅固又抗折彎的特性；在建築、汽車、航太上，都可利用多孔洞骨架降低重量，同時又兼具機械性質。