材料應用Applications
材料的創新促進人類文明進步

材料是工業之母,材料的進步促進人類文明的進步,葉均蔚教授利用高熵合金的新觀念,展現材料的特殊優異性質,開發不同的新高熵材料,以突破傳統材料所遇到的瓶頸。

高熵合金耐蝕耐熱耐磨打造超強金屬
  • 開發出「中熵合金蝸輪」,用於CNC加工機蝸輪,為精密加工的重要關鍵組件,克服傳統銅合金容易磨損且壽命短的缺點,將原本使用壽命3~6個月,提升為2年以上。目前合計已安裝14,000臺以上,約有280億元的CNC加工機產值,不但減少停機次數、校正時間及生產成本,更增加競爭力及商譽。
  • 油井軸承是用於油井打油幫浦軸心間的軸承,因為在很深的地底下操作,要適應的溫度非常高,同時含有很多泥沙和化學物質,面對嚴苛的環境,它需要耐高溫、耐磨耗、耐腐蝕且無磁性。
  • 開發耐1200C的高熵擠型模具,經金屬中心驗證可用於擠型1200C紅熱的碳鋼,有助於建立我國的超高溫金屬擠型產業及壓鑄產業。
高熵「無火花」手工具環保無害減少意外發生

一般的鋼鐵製手工具,合金中需含碳,才有足夠強度的特性,但碳在撞擊時容易燃燒產生火星,因此含瓦斯、溶劑、揮發性氣體、粉塵的工廠或場所在操作上要非常小心,以防氣爆或塵爆釀成災害。傳統使用「鈹銅」合金來製造無火花工具,但卻需加入昂貴且致癌的「鈹」元素才能達到足夠硬度,技術上遲遲無法克服。

為了解決毒性問題,研究團隊開發無鈹無毒高熵合金的無火花工具,專門用在有爆炸、燃燒危險的場域,如礦坑、油槽、煉油廠、瓦斯廠、粉末廠、炸藥廠等,取代已使用百年的含鈹有毒銅合金。此外,此合金也兼具永久滅菌效果,可製作滅菌刀具、砧板、門把、欄杆及扶手(如公車、醫院)等,取代現有材質,如不鏽鋼、傳統易鏽低強度銅合金、塑膠及木質等。

高熵合金應用潛力無窮 開創無限可能
  • 超彈性應用:開發超彈性高熵合金,設計在碳纖網球拍,經過多次職業選手試打,綜合評比明顯提升;此材料也用於高爾夫打擊面,反彈係數明顯增加,且通過4,000次的砲擊測試。
  • 鍍膜應用:傳統鍍膜的烤漆和噴漆,使用的揮發性溶劑會產生有毒廢氣;若使用電鍍也會產生廢水問題。而利用真空磁控濺鍍高熵合金在表面鍍膜時,除了有裝飾性顏色,同時具有耐腐蝕、耐磨、抗菌及抗靜電等效果,減少廢水和廢氣的排放,友善環境。
  • 生醫應用:高熵合金可應用在生醫材料上,其各項評比(含物性、化性、機性及生物相容性)綜合優於316L不銹鋼及Ti-6Al-4V鈦合金,目前由長庚醫院做動物實驗,已發現血液無任何發炎反應,同時具備耐腐蝕優異特性,讓身體細胞成長更好更快,應用於人工關節及各式植入材料等。