工學院科研成果豐沛 6位教師獲頒科技部2020未來科技獎 前瞻綠色材料中心奪最佳人氣獎

「2020未來科技獎」完整榜單出爐，2020年在科技部、中研院、教育部、衛福部等部會的號召下，吸引了超過600組的技術團隊角逐，在經過各領域專家層層審核、討論，並透過跨部會共同審查下，最終共選出71組學研團隊獲獎，臺大於此次競賽成為大贏家，共14件科研成果獲獎，其中工學院獲獎6件；而前瞻綠色材料高值化研究中心成員-本校物理系陳永芳教授團隊所研發之「可捲曲式軟性超穎光子元件」奪得「最佳人氣獎」。

2020未來科技獎工學院獲獎教師包括由土木系周中哲教授兼工學院副院長開發之創新抗震裝置「雙核心自復位消能斜撐」、機械系蕭浩明教授研發之「快速評估腦中風及心血管疾病之非侵入式AI影像技術」、化工系童國倫教授領導之膜過濾MAGIC Processes研究團隊，以「薄膜結垢之原位線上智慧化監測」技術再度榮獲未來科技獎、化工系廖英志教授研發之「仿生汗水收集應用於運動健康偵測裝置」、工科海洋系薛文証教授開發之「一種具有超高性能之超晶格自旋轉移力矩磁阻式記憶體SS-MRAM」，以及應力所陳建甫教授研發之「結合微流體定量裝置與奈米檢測試紙應用於傳染病免疫檢測與水質篩檢」。

科技部為促進科研成果商業化之產業效益，每年皆透過「台灣創新技術博覽會－創新發明館」與自2017年起主辦的「未來科技展」搭建產學媒合平台，展示具科學突破性與產業應用性的前瞻科研成果，成功吸引超過10萬人次的產業人士參觀，並獲得13個國際城市的關注，展後媒合成果近10億元。今年為整合台灣科技對外資源並深化國際鏈結，在行政院科技會報辦公室的邀請與支持下，由科技部整合未來科技展的技術，並召集教育部、衛福部、中央研究院，擴大整合打造「台灣創新技術博覽會－未來科技館」，展出跨部會創新科研成果，技術量原約60件增加至80件，專館展示區規模擴增為2.5倍，並以精準健康生態系及防疫科技為展出核心，技術內容涵蓋3年內可被立即技轉或交易的創新應用技術，並擴及到未來5-10年內具產業發展潛力的科研技術。

2020未來科技獎得獎技術聚焦於精準健康34件、電子光電12件、新穎材料15件、AI及AIoT應用10件等關鍵趨勢領域，於9月24日至26日在世貿一館「未來科技館」擴大展出，展覽規模為歷年最大，共逾百件原創技術展出，累積參觀人次高達53,000人次，更締造超過7,000場次的媒合洽談，規模與效益雙創歷年之最！

土木系周中哲教授研究團隊「雙核心自復位消能斜撐」

土木系周中哲教授研究團隊發展的雙核心自復位消能斜撐(Dual Core Self-Centering Brace)是一種創新的抗震裝置，曾獲2018經濟部國家發明創新金牌獎、及2017韓國首爾國際發明金牌獎等，從斜撐的原理構思、設計製造、實驗至結構物耐震分析參與的研究生有：鍾秉庭、陳映全、鄭宇岑、吳宗翰、A. R. Ovalle Beato、陳澤邦、蕭佳宏及凌郁婷等。藉由配置消能元件及雙層預力鋼索而達到類彈簧受力自復位的功能，提供建築物或橋梁在受到地震作用下有回至原來未受震的自復位能力，改善結構物在強大地震下的搖晃程度及避免永久性的側向變形，降低結構物震後修繕費用，增加結構物的震後回復強度及再次使用的機會。

本科技的突破在於利用三組受壓鋼構件與二組拉力構件的串並聯排置來產生自復位及消能的抗震斜撐，利用構件並聯排列的方式達到串聯的變形量，因此新發展的斜撐變形量可達傳統斜撐變形量的兩倍或更高倍數，大幅降低對拉力構件彈性變形量需求，並搭配消能裝置提供消釋地震能量。本研究已獲美國、日本、中國大陸及中華民國發明專利，最近加拿大Carleton大學、中國哈爾濱工業大學、北京交通大學、南京東南大學及日本名城大學等均相繼採用本研究的原理去研發相似功能的抗震自復位斜撐，證明本研發的創新技術在產業及科技領域的影響已達國際水準，提升臺灣在創新研發的能見度及影響力。

機械系蕭浩明教授研究團隊「快速評估腦中風及心血管疾病之非侵入式AI影像技術」

機械系蕭浩明教授研究團隊所開發「快速評估腦中風及心血管疾病之非侵入式AI影像技術」 (A Non-Invasive AI Imaging Technique for Quick Risk Assessment of Stroke and Cardiovascular Diseases)，可快速準確評估受測者腦中風與頸動脈狹窄之風險性。利用影像處理與特徵量化方法，突顯出人眼所無法辨視之細微體表脈動，並擷取其中特徵差異進行量化處理，達到疾病檢測目標。受測者僅需拍攝頸部影片30秒，系統便會自動將影片上傳至雲端，以進行動態影像分析與計算，整套流程僅需3~5分鐘，受測者可立即收到風險評估報告，實現「隨時隨地進行疾病檢測」之目標。

由於技術之獨特性，本團隊曾榮獲2016第13屆國家新創獎「學研新創獎」暨大會殊榮「最佳產業效益獎」、2016美國IDA國際設計獎「銀獎」、2019第16屆國家新創獎「新創精進獎」、2019價創計畫並成立新創公司Pulxion等殊榮。目前國內外市場上尚無類似概念之技術或產品，使用本技術毋需受到儀器價格與檢測地點之限制，且無操作門檻、亦毋需專業醫事人員之判讀，受測者可於任何時間與任何地點快速完成檢測。

本團隊已與臺大醫院心血管中心高憲立教授團隊長期合作達五年，並累積超過500例臨床案例，與頸動脈超音波檢測結果比對，本技術之準確率可達九成。本技術尚有更多不同面向之疾病應用，如心律不整、洗腎動靜脈廔管阻塞、帕金森氏症等不同疾病快篩。本技術利用快速、準確、費用親民之優勢，可望實現早期檢測、早期預防之核心價值，未來亦將結合手機Apps與穿戴式裝置，達成隨時隨地進行疾病檢測之「個人化行動醫院」遠大理想。

化工系童國倫教授研究團隊「薄膜結垢之原位線上智慧化監測」

化工系童國倫特聘教授領導之膜過濾MAGIC Processes (Membrane-Assisted Green and Innovative Chemical Processes) 研究團隊，以「薄膜結垢之原位線上智慧化監測」技術再度榮獲科技部未來科技獎，童教授團隊繼2019年獲獎之後連續兩年獲科技部此項殊榮，顯示NTU MAGIC團隊在前瞻薄膜應用技術的開發深具未來眼光。

該技術首創以原位光學偵測系統(in-situ optical)的光遮斷感測器(photointerrupt sensor)或原位聲學(in-situ acoustic)的超聲波傳送器(ultrasonic transducer)測定薄膜水處理模組過濾時結垢層(fouling layer)厚度之成長，配合即時的濾速衰減數據，結合堵塞物理模式，以類智慧化方式即時分析薄膜堵塞情形，可有效預防薄膜堵塞延長其壽命，是目前全球創結合原位偵測與大數據分析的薄膜水處理程序即時監控技術。分析其即時變化可於後續操作中取得合適之清洗參數以及優化操作條件，可藉由該技術降低後端之檢測成本、操作成本、清洗成本…等各項相關重要成本花費。

童教授所領導之NTU MAGIC 團隊長期致力薄膜水處理程序(process development)技術開發，涵蓋薄膜模組設計(module design)、薄膜污塞監測(monitoring membrane fouling)，到材料設計探索(material discovery)等「3M」薄膜水處理研究。團隊主持人童國倫教授今年初獲邀擔任臺大水科技創新研發中心(NTU WInnER Center)副主任，同時為國際水協會(International Water Association, IWA)會士(fellow)以及IWA薄膜技術委員會副主席(vice chair)，掌握了全球薄膜水處理技術的市場趨勢與科技脈動。本次提出的創新技術即為投入十餘年的薄膜污塞監測(monitoring membrane fouling)技術項目，除發表十篇期刊論文、獲臺、日、美三國專利及撰寫中之智慧監控專利外，已於中鋼公司、集盛實業集團、康那香集團旗下康潔環保公司實場驗證。

化工系廖英志教授研究團隊「仿生汗水收集應用於運動健康偵測裝置」

化工系廖英志教授帶領之研究團隊研發「仿生汗水收集應用於運動健康偵測裝置」。傳統的汗液收集方式多以PDMS建立儲水層，再導入微流道進行分析，然而受限於較大的滯留體積與低流速，難以符合運動時即時偵測的需求。廖教授團隊開發出的汗水取樣裝置，利用特殊機能紡織物製成，利於汗水的吸收與傳導，解決以往材質不透氣而悶熱潮濕的問題。流道的幾何則是啟發自大自然中樹根的特性，在少部分體積占比下卻能有效吸收土壤中水分供給整棵植物。因此我們根據碎形建構理論，並考量了汗水分泌機制與流體力學，進行微型收集流道的最佳化設計。該收集裝置可以於1分鐘內快速對汗液取樣，約比傳統的收集方式快了5倍以上；並可結合多個電化學感測器，以微型晶片進行訊號測量與無線傳輸，使檢測結果可同步顯示於智慧裝置。該裝置可以長期監測並記錄每次運動時的健康資訊，透過個人化的資料庫累積，能夠協助使用者作出運動強度調整或是補給水分的判斷。未來可以與臺灣相當發達的紡織業結合，應用吸水性能極佳的布料，以及一體成型的織法，將汗水感測裝置編織在機能運動服飾上，以收集個人運動健康資訊，可有效提高衣物附加價值。

工科海洋系薛文証教授研究團隊「一種具有超高性能之超晶格自旋轉移力矩磁阻式記憶SS-MRAM」

磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)為非揮發性記憶體，其讀寫是以自旋電子進行操作，具有斷電後資料不會消失、零待機耗能、讀寫速度快、耗電少、高耐用性和高密度等優點。特別適合應用在IoT物聯網、AI人工智慧、機器學習和微控制器等領域。在各類型MRAM中，目前以第二代MRAM-自旋轉移力矩式MRAM (STT-MRAM) ，最具實用性也受到矚目。台積電、三星、格羅方德、Intel等業界都已經競相投入研發生產STT-MRAM。

近20年來，單晶MgO(001)一直是MRAM的最佳勢壘層，雖然能提供高讀取性能，但是應用在STT-MRAM有若干缺點，包含寫入耗能偏高、寫入速度不夠快、製造較困難、及耐用性不足等。這些都是目前STT-MRAM發展的重要瓶頸。工科海洋系薛文証教授開發之「一種具有超高性能之超晶格自旋轉移力矩磁阻式記憶體SS-MRAM(或稱SL-STT-MRAM)」，使用超晶格做為STT-MRAM之勢壘層，取代目前的MgO，可以完全改善這些缺點，另外SS-MRAM並沒有改變寫入的方式，因此不會有其他第三代MRAM，如SOT-MRAM及VC-MRAM等，另外新增缺點與技術問題。此研究成果已經獲得「MRAM-Info」、「Nanowerk News」、「DigiTimes」等新聞與媒體網站報導。

ARM已經宣布其SOC將用MRAM替代SRAM，因此，以後MRAM將大量使用於手機，甚至逐漸擴散到筆電、桌上型電腦、及伺服器。SS-MRAM集聚SRAM、 DRAM與Flash之優點，未來有可能取代SRAM、 DRAM及Flash等傳統記憶體，成為下世代夢幻記憶體。

應力所陳建甫教授研究團隊「結合微流體定量裝置與奈米檢測試紙應用於傳染病免疫檢測與水質篩檢」

應力所陳建甫教授研究團隊之「結合微流體定量裝置與奈米檢測試紙應用於傳染病免疫檢測與水質篩檢」技術內容為開發攜帶式微流體檢測裝置，應用於傳染病免疫檢測與偵測環境水樣中有毒之重金屬離子。研究創新點包含：(1) 提供穩定流速之半自動待測液體驅動裝置，並結合 (2) 傳染病免疫檢測與環境水樣中有毒的重金屬離子偵測之試紙開發，達到快速有效定點檢測特定目標物之功能。研究提出之攜帶式半自動待測液體驅動裝置，係結合3D列印技術將彈簧裝置於注射器中，達到可半自動驅動液體前進功能，液體出口更進一步搭配流體控制薄膜，以穩定待測液檢測時流速。注射器內同時整合結合螢光奈米材料之傳染病免疫檢測或環境水樣中重金屬離子偵測功能之試紙，使得試紙除了過濾濃縮外，可進一步擴展其檢測能力。研究可進一步改變抗體抗原組合、DNA探針、以及不同功能性奈米材料等，使此平台應用於其他各項傳染疾病快速診斷、個人化醫療、以及水資源監控等領域。