臺科大洪維松教授打造「黑色魔毯」 技術模組化與低碳製程實務應用

波新聞─陶泰山／台北
全球面臨能源短缺與水資源危機，臺灣科技大學應用科技研究所洪維松教授帶領團隊，成功開發出能「一邊發電、一邊淨水」的多功能石墨烯膜，被暱稱為「黑色魔毯」。這項技術以太陽能與海浪能驅動，只要有陽光與水波，就能同時產生乾淨的水與電力，且在斬獲多項殊榮後，洪維松教授團隊更將技術提升應用至模組化與低碳製程實務操作。
「黑色魔毯」研究成果發表於國際頂尖期刊《Advanced Functional Materials》，並榮獲2022全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）、「2025淨零排放國際競賽」臺灣組冠軍及最佳人氣獎，日前更再度獲得中國材料科學學會「2025華立創新材料大賽」優選獎殊榮。
這片被稱為「黑色魔毯」的石墨烯基薄膜，其研究以四面佛（Phra Phrom）象徵整合四大環境功能：太陽蒸發、發電、污染降解與自清，呈現單一材料的多面向能力。洪維松進一步說：「我們希望讓一張膜成為多功能平台：能過濾、能發電、能感測。」他也強調，這並非單一實驗室概念，而是未來綠能與智慧材料的跨界整合方向。
洪維松稱，這片薄膜就像一條「會呼吸的毛巾」：「上層吸收陽光，把海水蒸成水蒸氣；下層隨著波浪震動發電。」當陽光照射時，膜表面吸熱進行蒸發與淡化，將海水轉化為潔淨水；當海浪或風吹拂時，壓電結構會產生電流。如此，一張黑色薄膜便能在偏鄉、離島或乾旱地區同時解決「喝水」與「用電」問題。
白天時，這張膜吸收太陽的熱能，把海水加熱成水蒸氣，蒸氣再冷凝成乾淨的淡水，滴入收集槽中；夜晚或有海浪拍打時，布膜會隨著波動而「呼吸」，裡面的特殊材料會感受到壓力變化，轉換成電能。這就是所謂的「一膜雙效：上層造水、下層發電」。而且這張黑色魔毯還會「自我清潔」，不怕灰塵與鹽分堆積，長時間維持穩定效率。
獲獎後，團隊馬不停蹄地將技術進階到具有挑戰性模組化設計，利於有充足陽光、水源近，但電力缺乏的離島、沙漠地區建立行動式「水電雙用系統」；以及低碳製程與低能耗操作，以符合淨零減碳趨勢，讓研究離產業實務應用更靠近。
教學上，洪維松特別強調「做得出來、測得出來、能複製」的實踐精神。他要求每個研究生都要做出實際原型，與業界或現場測試結合。「我希望學生讓研究變成產品、登上舞台，甚至吸引企業合作，」洪維松說道。
圖／洪維松教授(中)領軍實驗室參加2025東元淨零排放國際競賽，獲得台灣組第一名，獎金高達100萬元。