綠能新選擇：海藻與奈米材料打造三效合一環保泡棉

圖、文／永續新聞網

安裝太陽能板不再是唯一將綠能融入日常生活的方式。由西班牙材料科學研究所（ICMM-CSIC）領軍、攜手南韓研究機構的國際團隊，近日研發出一款看似普通包裝泡棉的創新材料，卻同時具備三大功能：隔熱、防火與將壓力轉換為電力的自發電能力，堪稱智慧建材的一大突破。

▲海藻變身智慧泡棉：西班牙與韓國團隊研發「自發電防火隔熱材料」，打造永續建築新未來。（圖／永續新聞網）

這款泡棉的成分以天然的褐藻多醣（海藻酸鈉）為基底，搭配奈米級的碳化鈦片（MXene）混合成漿，再透過冷凍乾燥技術，製成與保麗龍相仿輕盈的多孔泡棉。

三效合一：隔熱、防火、發電

研究團隊指出，實驗樣品的密度僅0.02 公克/立方公分，導熱係數為0.062W/m·K，比市售的聚氨酯隔熱板提升15%的隔熱效率。當泡棉受到踩踏或擠壓時，內部因接觸摩擦而產生壓電效應（TENG），最高可產生達380伏特的瞬間電壓，足以點亮20 顆LED燈。

泡棉同時具備出色的防火性能。研究顯示，即便用1600°F（約870°C）的高溫火焰直噴，材料也能在兩秒內自行熄滅，且不產生有毒煙霧，內建LED警示系統也會即時閃爍提醒。

材料結構與機制

海藻酸鈉常見於食品增稠劑或醫療敷料，在此應用中則發揮天然耐燃特性與形成冰模板孔隙結構的作用，有效減緩熱傳導。奈米MXene片則遍布泡棉內部，形成導電網絡，壓縮時產生電力，同時當溫度超過200°C時，其電阻迅速下降，可作為熱警報器使用，無需外接感測元件。

應用潛力與永續優勢

此材料若能量產，未來可應用於多種高潛力場域，包括：
1.建築牆內的被動火警警報帶與自供電感測網路
2.電動車電池模組間的防火與壓力平衡結構
3.無法負擔重量與能源的無人機機身與衛星材料

雖然海藻在製程中已轉化為穩定結構，不具生物活性，但最終仍可生物分解、燃燒後也只產生無毒灰燼，遠優於含溴阻燃泡棉。另一方面，海藻養殖可吸收大量二氧化碳，且不需施肥或佔用土地。儘管MXene製造能耗較高，但其可再利用為二氧化鈦顏料，部分閉合循環。

市場競爭力與前景

傳統聚氨酯板價格約為每公斤1美元，但需額外添加溴系阻燃劑，且在350°C時會融化燃燒；矽氣凝膠雖保溫效果佳，但造價高達每平方公尺50美元，且脆弱易碎。

相比之下，這款海藻–MXene泡棉的未來單價有望壓低至每平方公尺10美元，不僅重量更輕，還內建發電與警報功能，大幅提升價值與應用彈性。

目前已有兩個產業領域表達合作意向：一是歐洲模組化住宅建商，預計於2026年進行牆體實證測試；另一是美國加州的電池模組開發商，評估用於鋰電池間的防火隔板。

從壽司海藻到未來建材

十年前，海藻只存在於壽司中，MXene也僅出現在實驗室期刊裡；如今兩者結合，為未來建築與交通工具提供了防火、隔熱、發電兼顧永續的可能性。若能突破成本與量產門檻，這種安靜地藏在牆後的「智慧泡棉」，將有望比屋頂太陽能板更早警示火災、供電給感測器，改寫智慧建築的新篇章。