張嵩駿、湯士源、蔡英文、李彬州、黃震宇、蔡麗端、賴建銘、康顧嚴 / 工研院材化所
綠能元件及關鍵材料研究組以電子、通訊、能源與健康照護等產業為核心，推動材料設計、製程開發、元件模組化與系統整合等技術。因應高頻化、低碳化與智慧化趨勢，本組在高階被動元件領域聚焦磁性材料、功率型元件與高頻通訊等關鍵技術；在氫能方面，發展燃料電池電堆、電控、電解產氫與低能耗氫氣純化等自主技術，以補足國內材料與驗證能量缺口；於環境IoT與智慧照護領域推動高性能壓電陶瓷與軟性壓力感測模組，加速智慧感測系統落地。透過跨域整合與技術鏈結持續帶動產業升級，提升國內關鍵技術自主性。
【內文精選】
氫能與燃料電池系統設計研究室
在燃料電池應用方面，研究團隊建立氣冷式與水冷式燃料電池系統開發技術。氣冷式系統主要以無人機及移動電源為目標載具，強調輕量化、高效率與高能量密度的特性，大幅延長無人機與移動電源的使用時間。基於此技術所打造的氫燃料電池無人機（見圖四），具備同重量鋰電池3倍的長航時能力，並已創下多項實飛紀錄，包括最大起飛重量24.9公斤直升機，達成酬載5公斤、滯空181分鐘的公開紀錄；以及最大起飛重量63公斤的雙軸直升機，成功完成酬載10公斤、滯空126分鐘的任務表現。另外，更完成多次跨海與高山飛行任務驗證，包括宜蘭烏石港至龜山島、澎湖馬公至望安島，以及台南至東吉嶼88公里跨海來回飛行任務，此外，也成功執行海拔3,200公尺的新達山屋高山物資拋投測試，展現此系統在多變環境中的可靠性。在水冷式燃料電池系統方面，研究團隊已建立適用於車輛的30 kW高功率燃料電池系統，並投入耐久驗證技術與測試場域的開發，預計完成國內自主建立的100 kW高功率燃料電池系統，以強化國內在大型氫能動力系統上的研發能量與產業化基礎。
圖四、綠能元件及關鍵材料研究組開發之多款燃料電池無人機
光機電材料與系統整合研究室
在壓力感測與智慧照護領域，研究團隊以軟性材料、導電織物與嵌入式電路為基礎，發展能精準量測足底壓力分布、步態與身體載重平衡的智慧模組（見圖九）。此鞋墊能將穿戴者的足壓資訊即時傳輸至移動裝置，並透過演算法分析步頻、步幅與重心移動軌跡，可用於運動分析、復健輔助與專業足部保健等多種應用。該技術已授權給國內知名鞋業公司，並持續共同開發下一世代產品。在此基礎上，研究室進一步擴展至大尺寸的智慧步態感壓地墊，以六百餘個感測元件即時描繪足壓與重心變化。搭配訊號分析技術，建立可用於醫療照護與運動科學的大型資料庫。研究團隊並以軟性感壓織物開發智慧床單技術，並以AI建立姿勢辨識模型，不但能判別平躺、側臥、起身或坐於床緣等姿勢，還可長時間監測離床行為與夜間活動。這類產品已在醫療與長照場域進行多次實證，協助提升照護效率與居家安全---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖九、無線感壓鞋墊與感測人機介面
★本文節錄自《工業材料雜誌》469期，更多資料請見下方附檔。