40年來重大突破!成大洪飛義發表鋁合金粉末燒結技術

40年來重大突破!成大洪飛義發表鋁合金粉末燒結技術

鋁粉易燃又製造不易,40 年來全球鋁合金粉末一直無法有效導入粉末冶金產業應用。國立成功大學材料系特聘教授洪飛義團隊鑽研 4 年,終於建立領先全球的鋁合金粉末燒結技術,開發出高強度且耐海水腐蝕的鋁合金粉末暨燒結技術,未來可望延伸應用電動車輛與船舶科技工程。 鋁合金粉末具輕質特性,在運輸工具輕量化上扮演要角。目前已大量應用在航空、汽車、機械製造、船舶工業。洪飛義表示,成大建立的鋁合金粉末燒結體,除了鋁元素之外,也含有鎳元素、銅元素,這讓鋁合金粉末冶金工件的材料強度與耐海水腐蝕能力堪稱世界第一。洪飛義也指出,目前相關數據預計 11 月發表在國際重要期刊 Powder Metallurgy,團隊也正積極評估其他系列的鋁合金粉末冶金製程。 從細微的金屬粉末到具體成型且堅固耐用的金屬工件,鋁粉需先經過壓胚成型,將粉末壓成或長、或短的金屬零件,再透過粉末燒結,加強零件的硬度與完成定型。「光是有鋁合金粉末是不夠的」,洪飛義說,台灣的鋁粉幾乎仰賴進口,無法客製化。高性能鋁鎳銅合金粉末,俱備優異的高溫機械強度,但卻製造不易。 本次研究,洪飛義團隊先是與台南金屬粉末製造大廠圓融公司合作,開發高強度又抗腐蝕的鋁合金粉末,跨出研究第一步。「粉末壓胚好比米飯揉壓成三角飯糰,透過烘烤可讓飯糰更為緊實成型」。洪飛義解釋,要在金屬專業領域具有重大突破,仍需突破 4 項材料門檻才有機會成功。因此,團隊與業界產學合作,攜手並進。 洪飛義指出,鋁合金粉末表面有氧化皮膜,無法使用傳統燒結方法。另外,鋁合金粉體黏結性低,胚料強度低,也會導致燒結效果差。再來,鋁合金粉末燒結容易造成偏析而脆化。燒結完成後,仍需進行特殊熱處理製程,才有可能使零件具有高強度與耐腐蝕性等特質。 粉末燒結前,為取得鋁合金粉末壓胚,成大團隊委託苗栗旭宏公司協助鋁合金粉末壓胚,再由團隊研究員趙俊任博士與研究生繆梓峰共同設計新燒結條件,降低氧含量與改善燒結溫度,並找到合適的熱處理參數,一一突破所有的技術門檻,進行燒結與熱處理,最終建立領先全球的鋁合金粉末燒結技術。

緬懷洪銘盤教授 (1925.9.15 ~ 2020.10.27)

緬懷洪銘盤教授 (1925.9.15 ~ 2020.10.27)

洪教授出生於台南縣善化鎮,民國38年成大第一屆畢業生(電化系),歷經美國普渡大學、日本東北大學和日本東京工大研究。洪老師一生在成大,奉獻給成大材料更超過60多年。個性溫和謙沖、剛毅正直、沉著穩健、待人親切誠懇,深得信任與喜愛。為國家培育許多優秀的材料科技人才,今日成大人在工商科學界之舉足輕重,洪教授真是功不可沒。為培育後進,二十餘年來自行出資設立獎學金,獎勵清寒優秀的莘莘學子。洪銘盤教授一生高風亮節,可謂哲人其萎矣,典型在夙昔。 謝謝洪老師

成大聯手不織布大廠 研發高效儲能固態鋅碳電池

成大聯手不織布大廠 研發高效儲能固態鋅碳電池

洪飛義教授表示,固態鋅碳電池材料技術研發不只打破舊思維,以往電池採並聯充電串聯放電的方式,但固態鋅碳電池則採串聯充電串聯放電的方式,充電速度更快,可廣泛運用在電動機車、休閒滑板車、平衡車等領域,電池價格也只有鋰電池1/3左右,目前正技轉運用到商業用途,可望創造一個新儲能的世代。

本系廖峻德教授研發病毒快篩 獲選科技部防疫科技發展計畫

本系廖峻德教授研發病毒快篩 獲選科技部防疫科技發展計畫

本系廖峻德教授率團隊從材料工程觀點出發,以奈米陷阱概念設計出捕捉病毒的技術,搭配其所開發的熱區聚集試片,1分鐘就能確定。該技術5月獲選為科技部防疫科技發展計畫,將投入新型冠狀病毒檢測試片開發,期望對防疫有所貢獻。

科技與藝術的結合  成材第二件公共藝術作品「鈦金華彩」

科技與藝術的結合 成材第二件公共藝術作品「鈦金華彩」

2019.06.06 天氣晴,多國政要紀念75年前的歐戰諾曼第登陸,台灣媒體版面則忙著處理志玲姐姐的婚。而成材 (成大材料) 很冷靜地在早上08:45進行了一場科技與藝術的結合活動。由成大校長蘇慧貞、中鋼公司董事長翁朝棟、設計者建築系王維潔教授等人共同剪綵揭幕名為「鈦金華彩」的公共藝術作品。

成大洪飛義教授團隊 開發X光偵測人體可分解塑料醫材

成大洪飛義教授團隊 開發X光偵測人體可分解塑料醫材

植入體內的醫材最好是功成身退後即消失於人體,聚乳酸等塑料醫材雖可被人體吸收與分解,但術後卻無法以X光顯影追蹤。成功大學材料系教授洪飛義與研究生王筠婷、貴儀中心陳冠仁博士,希望為醫界改善此一困擾,經過2年的努力,開發出聚乳酸塑料+金屬鎂粉末+磷酸鈣粉末的3合1複合醫材,應用於靭帶、軟組織、縫合用線等領域,初步實驗測試不僅X光可以顯影、可被人體吸收與分解,而且吸收分解的速度也由18至20個月縮短到6至8個月,接下來將進行動物實驗,進而落實於臨床。 洪飛義透露,開發X光可顯影的塑料植入醫材構想,來自於某一次與心臟科醫師的談話,對方提及「多年前醫界曾出現人體可吸收與分解的聚乳酸塑料血管支架,可惜醫師在術後無法以簡易X光顯影追蹤植入物件,真要追蹤只能做斷層掃描,以致於這項醫材被市場淘汰」。這個談話激發出研究靈感─如何讓可吸收與分解的聚乳酸塑料植入醫材同時具備顯影功能。 研發X光可顯影的聚乳酸塑料植入醫材,必須在聚乳酸塑料內添加高密度的物質,金屬是很好的選擇。洪飛義多年來持續與骨科醫學團隊合作,研究人體可自行吸收分解鎂金屬醫材,已獲致一定的成果。在此一基礎下,洪飛義指導研究生王筠婷,以聚乳酸塑料為基底添加鎂金屬粉與磷酸鈣粉末,實驗3種物質結合的可行性與結果。 洪飛義指出,添加鎂粉末主要目的在於顯影,磷酸鈣粉末可以提高聚乳酸塑料的強度與靭性,更重要的是,鎂、鈣都是人體需要,可以被人體吸收與排放,是非常安全的物質。 王筠婷表示,雖然教授已經給了明確的方向,但實際上要做出想要的成果並不那麼容易。顆粒狀的生醫級聚乳酸塑料得先融化,才能與鎂粉、磷酸鈣粉末結合為一,但融化的溫度不能太高,否則會破壞3者原本的物質特性,試了又試,才掌握住最適當的溫度與時間的拿捏。溫度、時間對了,接著要處理3者的比例,又是一件不小的工程,失敗了無數回,終於做出將3種不同材料結合,獲致想要結果的創新醫材。 王筠婷說,做出創新醫材只是完成實驗的第一階段,之後還要將醫材分別浸泡到生理食鹽水、人工血液,做人體吸收分解試驗,出乎意料的,約6到8個月就被完全分解吸收,與純聚乳酸塑料醫材相較減少5成時間,實在令人驚喜。其他的細胞毒性分析、力學測試結果也都很理想。回顧2年來的實驗與研究,可說是一場耐心與毅力的考驗,過程雖累,但收穫豐富,也要謝謝陳冠仁博士的許多經驗分享與分析儀器設備的支援。 洪飛義透露,王筠婷已經完成碩士論文,她在聚乳酸塑料+金屬鎂粉末+磷酸鈣粉末的3合1的複合醫材的研究已告一段落,目前也準備發表國際醫學期刊,但實驗室會持續相關的研究,包括做動物實驗,與醫界合作等,終極目標希望將此一醫材導入骨科骨釘與血管支架等臨床應用。(撰文、攝影/孟慶慈) 維護單位: 新聞中心 更新日期: 2019-08-15