文/中興大學研發處
中興大學工學院邁入第60個年頭，產學合作，共同創造產業升級的能量，截至民國109學年度，已有11位教師榮獲科技部傑出研究獎。今年兩位老師在「友善環境」上有重大突破，榮獲「國家新創獎-學研新創獎」殊榮。
其中材料系老師薛涵宇，以「蛙類皮膚啟發之仿生水下抗生物汙垢附著表面塗層」，以生物友善的塗料，來解決臺灣本土民生、社會與環境所遭遇的挑戰－即水下器物表面被生物污垢附著而減少使用年限且增加油耗的問題；材料系終身特聘教授吳威德老師，以系列的「環保高效脫硫劑產品開發」，透過重複脫硫的過程，達到脫硫碴等廢棄物「零產出」，解決了煉鋼過程中爐碴處置的環保難題。
機械系的蔣雅郁老師，以「綠色製造,高效率萃取與分離器用於流動化學下游連續加工製程優化為例」，獲得2021年科技部未來科技獎。她改變過去「平面式」流動化學檢測，讓它「立體化」且可以「連續檢測」，數天的檢測過程簡化到七分鐘，此外也減少有機溶劑使用量，減少廢棄物的產生，實踐了綠色化學的目標，預估未來可在這對化工及製藥產業，帶動「革命性的變化」。
興大材料系薛涵宇老師指出，過去常接受業界委託，解決船舶、近岸管線、漁塭等藻類及魚貝類生物汙物附著的問題。因為這些水下生物汙物產生的生物膜，往往會造成金屬設施的腐蝕與剝落。過去業界常以含有重金屬的除汙劑處理，但對海洋生態造成不可逆的影響。喜歡郊遊踏青的薛老師，在一次戶外活動中，青蛙的光滑表皮給了他靈感，發現如果能製造出類似青蛙表皮突出及溝槽的皺褶，就能避免水下生物汙垢附著的難題。
最後他找到成份為「保麗龍、聚乳酸及矽油」為基底的塗料，創造出具親水性、可以大面積「濕式誘導」、產生具有奈米等級高分子孔洞的皺摺，再結合潤滑液的流動性，防止魚貝藻類在物體表面形成生物膜，進而解決生物汙附著的難題。薛涵宇老師表示，此次獲得新創獎的關鍵在於，除了微米等級的皺褶不利於生物汙垢附著，高分子奈米孔洞會以毛細力牽制潤滑液流失，增加儲存空間，也拉長抗生物附著塗料的使用效期。這種技術的中文稱為「滑液注入多孔表面」，雖然無法完全以天然材質取代，但已能大幅減少海洋重金屬汙染。目前塗料有效期是半年，但未來可望延長到一年的壽命。薛老師表示，透過學術結合產品研發，一開始是為了減少海洋汙染，未來也可以延伸應用在醫材防菌上，不論是友善環境和商機，都是值得期待的正向發展。
在綠色環境與減碳有重大研發進展，還有材料系終身特聘教授吳威德老師，看到新聞中不肖業者四處亂埋爐碴衍生的環境危害，思考如何讓煉鋼過程產生的有害物質「脫硫碴」，沒有機會再運出廠區。於是他和團隊進行一系列的「環保高效脫硫劑產品開發」，把原本要丟棄的爐碴，裡頭含硫的還原碴及鋁碴廢棄物，導入作為脫硫劑原料，達到「爐碴再利用」、「爐碴改性」、利用專利研發配比，再製造出電爐使用的「高效脫硫劑」，達到廢棄物去化、循環經濟的目標。吳老師用一個通俗的比喻，「自己產生的排泄物自己完全去化」，是他研發這一系列「環保高效脫硫劑」的終極目標，而且同時具有「縮短煉鋼時間」、「提升去雜質硫能力、增加鋼品潔淨度」、可「彈性調整配比適用不同鋼品生產」，「電爐治煉技術精進」，及「更環保的低鐵水治煉技術及高潔淨鋼品」的市場需求，也能大大提升國內中小型的鋼鐵廠，有能力面對國際上日益嚴格要求的ESG標竿。
工學院機械系蔣雅郁老師則是以綠色製造的概念，把平面變立體了！以化療的標靶藥物為例，在合成新藥物時往往曠日費時，透過立體、連續性加工製程，可以加速藥物研發速度，改變過去流動化學在「連續萃取」的下游加工製程，必需分批分次處理的難題。
她用特殊螺旋線圈，控制線圈間流動的界面壓力平衡的原理，讓溶劑達到高效萃取與分離效果，即使高黏度或多懸浮物樣本，透過流速的調整，也能達成目標，這樣的製程讓原本需要批次處理、耗費數天的化學萃取過程，縮短到7分鐘內完成，整體製程速度較傳統提高25倍。對於規模較小的精密化工及製藥，大大提高效率。
蔣雅郁老師表示，過去傳統流動化學連續加工的製程，多是平面式的「薄膜透析、萃取與分離」，膜材常常因為堵塞無法重複使用且速度慢，不同液體分離或加工萃取需要分次處理。但她利用螺旋線圈的設計，不需要更換耗材還可以連續測試，因此獲得了2021年科技部的未來科技獎。老師表示，這套高效率萃取反應器最大的特點在於在於萃取後不需要等待沉降，製程生產時間自然可以大幅縮短。而且還可以針對不同的需求去做調控，甚至是兩個液體表面張力不同時，解決過去薄膜透析的侷限。蔣雅郁估計，成本比批次的釜式反應器低，人力需求少一半以上，生產週期減少六到八成，甚至不需要大的設備設施，有機溶劑使用減少，大幅降低成本。
蔣雅郁用「樂高」的概念，來形容這個獲得2021科技部未來科技獎「高效率萃取與分離器用於流動化學下游連續加工製程優化」技術，除了上述的好處，它還可以隨著化學實驗的需求，像樂高機器人一樣，「組合」、「拆解」、「再組合」，還能模組化。配合各種目的需求，變成一個微型但功能無限延伸的高效率萃取與分離器。蔣老師還分享了一個小秘密，這個點子是她在英國求學時，偶然間把針筒接在彈簧上吸取液體，發現它美妙而特殊的流體力學現象，進一步觸發的點子，回國後和團隊不斷的測試各種材料，經過五年的時間，最後終於研發出這樣的技術，未來若能成功引進業界，可以達到綠色化學，友善環境的目標。 工學院院長楊明德則是指出，中興大學工學院教授群，資深和年輕的教授們，在各自的領域專長，結合產業需求，引領中台灣的產業升級，並協助業界解決問題、綠色升級。每年獲得研究及建教合作經費補助超過三億元，未來也持續扮演火車頭角色，一起和產業界共創台灣產業佳績。