何亞奇 / 工研院機械所
IEEE-NEMS會議系列由IEEE奈米技術委員會(IEEE NTC)贊助，自2005年創立以來，已成為全球學術界和工業界頂尖研究人員的年度盛會。2024年會議於日本的京都先進大學舉辦，匯聚了來自世界各地的專家學者，旨在促進最新的奈米/微機電系統(N/MEMS)、奈米技術和分子技術領域的突破性進展。
奈米流體技術：提升多領域熱傳效率的未來趨勢
生成式AI近期對世界的影響非常巨大，要讓生成式AI運算達到很好的性能，除了依賴機器學習、深度學習等各式各樣演算法外，晶片本身的硬體性能也會直接影響生成式AI。其中因AI晶片運算會產生大量的熱，如果廢熱無法帶走，會讓晶片的運算大幅下降。故IEEE NEMS在奈米研討會上，發表了各國對於奈米流體的發展潛力。奈米顆粒類型包括陶瓷奈米粉，如：氮化鋁、氧化鋁；金屬奈米粉，如：氧化銅、氧化鐵；碳材奈米粉，如：石墨烯、奈米碳管等。對於流體來說，有些能夠直接產生更佳的熱交換率，或者提升熱傳導性能，有些則是快速激發雙相流，讓氣液更快速的交換。
奈米流體可顯著提高工業過程中的熱傳效率，並廣泛應用於晶片散熱、冷凍空調、電子冷卻、汽車和生物醫學等多個領域，作為冷卻劑和潤滑劑使用。研究表明，奈米流體在迷你通道和殼管式熱交換器中的應用，能顯著提高對流熱傳系數和熱交換器效率。
Y. Zhon等研究人員探討奈米顆粒懸浮於工作流體中形成麥克斯韋奈米流體的應用。透過將奈米顆粒導入工作流體中，物理性能得到顯著改善，使其更適用於高熱交換的環境，從而提高了各種工業和工程應用中的熱和質量傳輸效率。這種增強效果使熱交換效率提升，並因為奈米顆粒在流體中的震盪和激發沸騰，造成更優異的最大熱傳量和熱傳導係數。
此外，奈米流體導入黏滯係數較高的流體，包括潤滑劑等，可以使得引擎噪音減少、燃料消耗降低，並提高了引擎的安全性和壽命。奈米顆粒的優異熱傳導能力，在高溫下保持潤滑劑的穩定性起著關鍵作用，進一步提升了整體引擎性能和穩定性。這些研究結果為利用奈米流體優化熱傳過程提供了重要的數據支持，並且在工業領域中具有廣泛的應用前景。
奈米流體研討會內容精摘
1. 高溫應用的ITO薄膜電阻溫度探測器配備Al/Al2O3保護塗層 (中國西安西北工業大學材料科學所)
中國西安西北工業大學開發一種基於氧化鋁(Al₂O₃)基板的氧化銦錫(ITO)薄膜電阻溫度探測器(TFRTD)。ITO薄膜電阻溫度探測器在高溫環境中的應用潛力巨大，但其穩定性和重複性在高溫條件下一直是技術瓶頸。為了提升其在高溫下的性能，此研究對其關鍵指標進行了深入探討，這些指標包括電阻溫度係數(TCR)、重複性和熱穩定性，研究範圍從室溫一直延伸至1,000℃。研究發現，使用新的AI/Al₂O₃異質保護塗層後，ITO薄膜電阻溫度探測器的性能得到了顯著提升；同時，這種保護塗層不僅提高了探測器的耐高溫性能，還大幅減少…….
2. 石墨烯奈米流體接觸角對金屬脈動熱管影響 (台灣清華大學動力機械所)
這篇論文提出使用自製的石墨烯奈米流體來增強脈動熱管的性能，並優化參數以提高熱傳遞的效果。探討石墨烯奈米流體的特性，並測量了石墨烯奈米流體的各種物理特性，包括：表面張力、動態接觸角和初沸點，如圖三所示。此外，還計算了玻璃和銅製脈動熱管的幾何尺寸，對發展先進的熱管理系統具有重要貢獻，特別是瞭解在脈動熱管中利用石墨烯奈米流體的潛在優勢和限制的方面。
(1) 表面張力
在表面張力的測試中，清大研究團隊採用懸滴法，並使用 FTA32 軟體進行計算分析。實驗結果顯示，奈米流體的表面張力均低於純水的理論值(72.75 mN/m)，如圖四所示。低表面張力的奈米流體在各種應用中表現出更優異的性能……
奈米科技先進研究海報展覽
2. 使用雙極多孔微針離子導入法於經皮雙重輸送 (日本東北大學)
這篇論文開發一種利用雙極多孔微針進行離子導入的方法，能夠將正電荷和負電荷分子功能化到多孔微針上。通過結合正負電荷多孔微針，成功實現同時從兩側注射藥物的目標，如圖十一所示。
圖十一、使用雙極多孔微針離子導入法於經皮雙重輸送
3. 基於無定形木質纖維素奈米纖維的葡萄糖生物感測器 (日本仙台大學)
這篇論文提出一種利用無定形木槿纖維素奈米纖維(AKCNFs)進行葡萄糖轉化的創新方法，用化學電阻性AKCNFs的電阻變化來準確測量葡萄糖水平，並用微製造技術成功製作兩種生物感測器，將葡萄糖氧化酶固定在AKCNFs上 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。