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歷史電子報

第809期編輯群

發行人／曾燦金局長
總編輯／陳素慧科長、楊淑妃主任
主編／鄭福來校長
編輯／鄭福來校長、林光媚主任、阮韻璇主任、劉智豪主任、高美莉主任

第809期

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	電子報內容

【2017/4/4 教育部電子報】

港科大研發超材料　提高建築防震效果

  地震時釋出的橫波（Transverse Wave）會引致地面水平搖晃，是地震中破壞建築物結構的主要原因，有機會造成嚴重人命傷亡及財物損失。香港科技大學物理學系研究團隊，研發出由鋼柱、矽膠及人工樹脂所組成、可針對性阻擋破壞力強的橫波傳遞的固體複合超材料。該材料以特殊的複合厚度結構，發揮有如彈簧的作用，可阻隔橫波而只傳遞破壞性較低的縱波（Longitudinal Wave）。團隊期望超材料可應用於嵌入柱或橫樑，或翻新現有建築，提高防震效果。

  根據聯合國報告，地震是造成最多人命傷亡的自然災害，防震或減震建築設計及物料被視為減少地震傷亡的關鍵。科大物理學系蒙民偉博士納米科學教授沈平的團隊，針對地震波物理傳播特性，以約一年半時間研發出新的複合超材料，由3種固體物料組成，由鋼柱包上矽膠，嵌入人工樹脂內。由於包?鋼柱的是彈性矽膠層，鋼柱側面厚度遠大於上下兩端，超材料作用有如彈簧，運用各向異性共振（anisotropic resonances）效應，可於特定震動頻率範圍內阻隔橫波。

  團隊成員馬冠聰解釋指，他們在實驗中，於震臺從底部向棒狀模型激發縱波及橫波，令模型上下或橫向地震動，發現在1,200Hz至1,600Hz（每秒/頻次）範圍內，橫波震動能量只及縱波萬分一；若由棒狀頂部量度，只可以量度到垂直傳送能量，但未能橫向地傳送。他表示，此性質一般只在液體出現，但他們首次發現固體複合材料亦可有流體特質。

  應用方面，團隊指，該防橫波震動超材料可嵌入柱或橫樑，以節省空間，亦可翻新現有建築，提高防震效果。沈平補充說，上述「硬、軟、硬」超材料結構可有效防震，更可善用木、水泥等取代外層樹脂，以降低成本。

  另一方面，該具備流體特質的複合固體材料，有望用於改善醫療超聲波傳感器效率；由於人體組織彈性與水接近，超聲波傳感器由固體物料做成，運用超材料可令固體波特性與水更匹配，從而減少兩個界面接觸時的能源消耗，提高耦合效率，減低超聲波感測器的雜訊。

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1：	港科大研發超材料　提高建築防震效果

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