商用低純度鋁製造多種奈米結構材料的創新技術與物聯網感測器和文創產品應用

本計畫總目標為研發商用低純度鋁製造多種奈米結構材料的創新技術與物聯網感測器和文創產品應用，主要利用本實驗室獨有專利的室溫複合脈衝陽極法（簡稱HPA）在多種不同的商用鋁金屬(鋁合金、低純度鋁、鋁箔紙、鋁膠帶)上達到各種AAO的特殊結構製備與應用、2D-3D色彩圖案化光電整合、以及電容、電阻式感測器與SERS效應的物質感測，相關成果可以應用在環境物質監測、特殊圖案防偽、文創商品、資訊安全、光電物聯網元件及食品安全等面向。目前AAO製程大部分仍以高純度鋁(>99.99%)、兩階段低溫(0~10°C)下進行，其費時(6-24小時)、高成本(昂貴高純度鋁及冷卻循環系統)且應用限制較多等問題；在低純度鋁有規則性不佳與製程穩定性問題而限制應用。至於工業上低純度鋁產品的製程大都著重在防蝕與著色塗裝，缺少對AAO結構與創新價值的探討。然而AAO許多特性的提升和不同奈米結構有關，更關係於不同應用領域與產業價值提升。因此在本計畫提出商用低純度鋁多種奈米結構的創新製程，在室溫以草酸製備的快速無毒製程製作多種AAO感測器。並搭配鋁箔紙及商用鋁膠帶等多種可撓式材料來進行無染料的結構色彩及文創圖案的探討，計畫預計分三年期進行。第一年探討AAO特殊結構與環境物質感測器並將之前的色彩圖案化技術延伸至特殊隱形防偽與可書寫等創新文創應用，開發創新更快更有效率一階段、快速高規則與分支狀AAO製備技術，以符合不同應用領域的需求。在感測器方面利用最新開發大面積感測器提高解析度，並加入電阻式感測探討並延伸至有機溶劑感測。第二年加入電容式感測器，提出一個完整的理論來闡述環安感測器機制與原理。此外將AAO結構色彩與商用鋁可撓式材料進行結合，搭配微影製程製作結構色彩與圖案化，增加產品外觀美化，並製作創新特殊3D圖像應用在文創與提升產品附加價值；AAO可撓式元件結合條碼技術更可達到資料儲存、資訊安全及物聯網的功能，如雷射標籤及身分識別等產品。並探討結構色彩對SERS感測的影響。第三年將深度研究SERS技術，著重於直接AAO濺鍍鉑金屬的SERS效應，降低製作成本並提高再現性，探討分支狀結構、基板粗糙度等對SERS的影響並實際應用在三聚氰胺食品安全檢測，比較檢測極限和現行法規規範。並將可撓式AAO製作為穿戴式元件，應用在物聯網與創新文創商品。此外也探討創新AAO薄膜撥離技術，對未來高品質AAO薄膜應用將有極大潛力。