[轉載] 臺科大自供電水質監測系統 快速偵測水中重金屬

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水污染問題日益受到關注，國立臺灣科技大學材料系教授朱瑾與國立臺灣大學醫工系教授林宗宏合作，開發出「液固摩擦奈米感測器」，不同於現有多數水質監測系統需要持續供電或外接設備，這項技術透過水滴運動即可產生電力，可在不依賴外部電源的情況下，同步完成重金屬、細菌偵測與水質淨化等工作，不僅降低能源消耗，也為水質監測帶來更節能、低碳且兼具環保永續的創新方案，為智慧化水質監測提供新的技術方向。

「液固摩擦奈米感測器」整合兩校材料工程與生醫感測兩大領域的研究優勢，林宗宏教授團隊長期投入智慧生醫材料與自驅動化學感測器的開發，在遠端智慧監控平台與生醫應用方面具備成熟的技術；朱瑾教授團隊則專注金屬奈米管陣列結構與表面處理能力，研發高功能奈米材料，透過兩校團隊的技術整合，成功打造出兼具「污染物偵測」與「水質處理」能力的自供電水質監測系統。

研究團隊開發的感測器可結合不同的檢測晶片進行鉻、鉛及汞等重金屬離子的檢測，同時也能辨識常見的病菌，如大腸桿菌與金黃色葡萄球菌。在性能表現上，感測器於離子檢測時的反應時間僅約20毫秒，而對大腸桿菌的靈敏度可達163
mV/decade，相較於傳統感測技術，展現更快速且靈敏的監測能力。

除了偵測污染物外，團隊也在奈米管表面塗覆碲化鉍(Bi₂Te₃)，它能在溫差約10°C的條件下產生過氧化氫(H₂O₂)，達到約97%的大腸桿菌滅菌率、95%的金黃葡萄球菌滅菌率，以及約95%的六價鉻還原效率。研究團隊指出，一個約1平方公分的檢測模組即可處理約10毫升的水量，還能透過調整奈米管表面潤濕性、直徑、長度與排列密度等影響感測靈敏度與產電效率，使整體系統能依不同需求進行客製化設計。

為了讓技術更貼近實際應用情境，研究團隊將感測、殺菌與監測平台等功能整合成「無線感測瓶」裝置，使用者只需將水樣滴入裝置中，系統便可立即完成污染物感測，並進行初步淨化處理，相關數據還能透過無線傳輸到物聯網(IoT)平台，建立智慧化的水質監測網絡，適合應用在分散式水質監測與即時處理場景，例如河川污染、偏鄉地區水質監測、災害現場水源檢查以及工業排放廢水的即時抽查等，這種無需外接電源、可攜式系統能在第一時間提供快速檢測與初步處理，形成重要的前端防護。

這項研究成果已刊登於國際期刊《Advanced Functional Materials》(Impact factor: 19.0)，獲得關注。

參考閱讀

臺科大自供電水質監測系統 快速偵測水中重金屬,國立教育廣播電台 • 36 分鐘前

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