▲以 CNF 奈米纖維製成的晶片，Photo Credit: Yei Hwan Jung

碳纖維可說是這個世代的代表性材料之一，從航太交通、運動器材到建築的工程結構都能看到它的蹤跡，只有鐵四分之一的重量卻有四倍鋼強度，讓它同時也成為「輕量化」的代名詞。不過事實上自 1959 由嫘縈纖維製成的碳纖維問世開始，其實碳纖維也出現 50 餘年了，而現在看起來能繼承其地位的次世代材料，看起來就是木材纖維組成，深具環保色彩的「纖維素奈米纖維」了。

纖維素奈米纖維是什麼？

纖維素奈米纖維（cellulose nanofibril，簡寫為 CNF）是以樹木為原料的纖維，同樣體積下，重量只有鋼的五分之一，卻能達到 5~6 倍強度，並同時兼具加工彎曲性高、熱膨脹係數小等特性。其製作原理是將普通木材切得非常小製成紙漿，產生以微米為厚度單位的紙之後，再將紙張解離抽取其纖維素，最後製成以奈米為單位的纖維束。再簡單一點說，就是把一般的木材用奈米技術做成紙，再抽出來做成奈米纖維。

在未作任何素材加工或上色的狀況下，纖維素奈米纖維外表就看起來像透明壓克力板。事實上它比一般的石英玻璃還輕，熱膨脹係數也只有其 1/50。不僅如此，纖維素奈米纖維也能跟其他不同材質的纖維混在一起製成複合性素材。

用途極廣泛，甚至能運用在半導體晶片上

目前有許多科學家與商業機構，正著手將纖維素奈米纖維取代鋼、鐵或碳纖維，用在航太用途與交通工具上，達到進一步的輕量化與節能效果。像福特日前就與 Heinz 合作，使用類似技術試圖萃取番茄纖維製成新一代的車體材料。

▲用 CNF 纖維做成的太陽能電池，Photo Credit: 大阪大學

不僅如此，美國威斯康辛大學麥迪遜分校已在 Nature Communications 發表將 CNF 纖維製成電子晶片基層的研究。目前現有主流的晶片主要以砷化鎵為主， 由於這些材質帶有毒性且難以回收，一旦廢棄後流入自然環境將會造成嚴重破壞。而 CNF 晶片本身就是「木材」，不但不具有毒性，甚至還可被微生物分解。同時由於 CNF 纖維的孔徑小於病毒，也同樣具有用在過濾病毒等醫療用途的潛力。甚至長年研究的京都大學矢野浩之教授大膽預言，CNF 將有全面取代石化塑膠的一天。

目前的障礙

纖維素奈米纖維聽起來這麼神奇，那為什麼還沒有被廣泛使用？成本可能是最直接的原因之一，目前 CNF 纖維的製造成本是 1 公斤數千～數萬日圓，只需 3000 日圓的碳纖維或 2000 圓的玻璃纖維還貴得多。不過根據日本經濟新聞的報導，隨著量產技術的提升可望降至 500 日圓以下，成為比碳纖維還便宜的素材。

同時矢野浩之教授也在接受日媒採訪時提到，事實上 2001 年就已達到利用 CNF 纖維製出強度超越鋼的材質。但目前技術還握在少數研究單位與商業機構手上，有廣泛度還不足的結構性問題。

在技術層面上，矢野浩之教授也表示如何運用 CNF 與其他材料混合製成複合性材質的技術還有待克服。例如若要和其他塑料混合運用在交通工具上，會有大部分的塑料材料含有一定油份，但 CNF 纖維卻親水導致無法完美混合的問題。

▲CNF 纖維剛分離還帶有水分的狀態，就像果凍一樣，Photo Credit:矢野浩之

如何量產也是一大問題，雖然 CNF 纖維使用木材還能回收，比起石油塑化材料是要環保得多，但就跟造紙業一樣，還是有種植週期較長、樹木濫墾以及製程空汙的問題。針對這點，德州大學奧斯汀分校的 Malcolm Brown 教授已成功實驗出經由改造藻類 DNA，大量製造奈米纖維素的技術，可望改善進一步改善 CNF 纖維的生產環節。

會是日本未來的希望嗎？

在日媒對矢野浩之教授的採訪中，矢野不斷強調日本相當有發展 CNF 纖維產業的潛力。不光只是日本森林覆蓋率高達 70%，具有充沛原料來源的優勢；在技術上比起歐美單純磨碎木材纖維的方法，日本則是透過添加名為「TEMPO」的化學試劑，讓纖維更能保持均一的寬度。就連安倍經濟學三支箭之一，「日本再興戰略」也將 CNF 纖維名列重點發展項目之一，而受到經濟產業省的大力支持與關心。

但無論是日本或歐美哪個國家技術領先，重量更輕、強度更佳，並且對環境更友善的 CNF 纖維很可能就會是未來人類的主流材料之一。CNF 纖維出現代表了人類逐漸以技術追求永續環境的理想，而或許也同時是台灣該重新思考其「石化王國」定位的一個徵兆。

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想像一下，以後當你在 Skype 上和某人初次見面，你可以透過全息影像跟對方握手，或者和遠方朋友視訊時，能夠擁抱他的投影。

這就是東京大學複雜理工學系（DCSE）觸覺研究員想達成的目標。

他們發明了 「Haptoclone」系統，創造出一種他們稱為「觸覺傳送」的體驗。Haptoclone 有兩個箱子，你可以把手伸進其中一個箱子，就會在另一個箱子裡投影出來，目前為止都和一般的全息投影一樣，不過特別的是，Haptoclone 讓別人可以在另一個箱子裡摸到你的手。

在 2015 年的 SIGGRAPH 電腦繪圖大會上，研究團隊發表了他們的成果，「讓分隔兩地的人們在通訊的同時，也能體驗到觸覺，是很棒的一件事。」研究員牧野泰才說，「想像一下，你在動物園，你可以隔著玻璃摸到籠內獅子的感覺。」

Haptoclone 外觀看起來很像魔術道具，由兩個箱子組成，每個箱子內部有 4 道超音波陣列，釋放出超音波輻射壓，使你產生碰到東西的感覺。根據科技部高瞻自然科學教學資源平台的解釋，輻射壓就是指電磁波打在物質上的壓力。

裝有實物的箱子裡有一台 Kinect 感應器，紀錄物體被碰到後產生的變化，再像鏡子一樣把變化投射到另一個箱子。

根據 Motherboard 報導，記者觸摸到牧野的手部投影時，從指尖傳來泡泡破掉般的觸感。

這想法雖然聽起來很酷，但研究員也表示目前只能模擬力道較輕的觸碰或撫摸，由於超音波強度不足，要大力緊握對方的手或給對方大大的擁抱都還只是假想。

「我們現在使用的超音波等級很安全，但它如果太強，就會損害人體神經或組織，」研究觸覺數年的東京大學教授篠田裕之在 Motherboard 的文章中解釋道。「我們還是得考量到相關限制。」

研究人員還要面對其他挑戰，未來他們想用攝影機代替現在用來投影的映像板箱子，來涵蓋更遠的距離。「我們最後想要更深入了解觸覺的運作，來提升並豐富人類的通訊交流，」篠田說。

另一位研究員福井雄大補充，「投影看起來已經非常寫實，我們想要讓觸覺也達到那樣的程度，我認為這會增加整體的真實感。」

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線上叫車服務 Sidecar，同時也是 Lyft 和 Uber 的競爭者，其執行長 Sunil Paul 在 Medium 上宣布公司將在 12 月 31 日太平洋時間下午 2 時將正式停止提供搭乘和送貨的服務。

Sidecar 算是共乘運動的先驅者之一，且它和競爭對手較為不同的是，它提供乘車民眾擁有選擇司機的權力，此外它也沒有對手一直以來備受爭議的「定價上浮」（surge pricing）機制。

而在今年八月，Sidecar 才對於共乘服務坦承失敗，轉而投注精力在送貨相關的服務上，但如今看來，這樣的轉變，並未成功。

不過，停止上述兩項服務並不代表 Sidecar 真的玩完了，Paul 表示，團隊將會為公司接下來打算進行的下一件大事，找出替代方案、做好準備。

Thank you for helping us reinvent transportation. I just published "so long Sidecar and thanks" https://t.co/YqjghrXA60 via @Medium

— Sunil Paul (@SunilPaul) 2015 12月 29日

另外，Paul 還提到，Sidecar 本身有著明顯的資本規模劣勢，因為相較於 Lyft 所獲得 12.6 億的資金、Uber 獲得的 100 億資金，他們僅拿到 來自 Avalon Ventures、SV Angel、 Union Square Ventures 等幾間公司的 3500 萬元的資金投資。

參考資料：Sunil Paul、TechCrunch、VentureBeat

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