Tea Waste Transformed into High-Tech Graphene for 'Electronic Tongue' Sensor

喝完的茶葉渣除了當堆肥，還可能變成高科技晶片。

國立暨南國際大學校長武東星與國立中興大學材料科學與工程學系博士後研究員江維翔，成功將廢棄茶葉渣轉化為奈米級石墨烯材料，開發出一款猶如「電子舌頭」的微型感測器，能在1分鐘內快速測出茶葉中的茶鹼濃度與酸鹼值，未來有機會應用於智慧農業、食品安全及生醫檢測領域。研究成果已刊登於國際期刊「IEEE Sensors Journal」。

台灣是世界知名茶葉產地，南投更是凍頂烏龍茶、高山茶的重要故鄉。然而茶葉品質檢測長期仰賴經驗判斷或昂貴儀器分析，不僅成本高，檢測結果常要等待數天，對茶農與製茶業者是不小的負擔。

武東星表示，團隊希望將半導體感測技術與在地農業結合，將目光放在平常被丟棄的茶葉渣上發現，茶葉渣經過特殊處理後，可以轉化成具有高導電性與大表面積的石墨烯材料，不但提高資源利用價值，也符合循環經濟與永續發展理念。

石墨烯被譽為「奈米材料之王」，厚度只有單一原子層，卻兼具優異導電性、導熱性與機械強度，在感測器、電池及半導體領域都被視為重要材料。不過傳統石墨烯製程成本高昂，而研究團隊利用廢棄茶葉渣作為原料，大幅降低製作成本，也讓農業廢棄物有了全新用途。

武東星表示，團隊進一步將茶葉渣製成的還原氧化石墨烯（rGO），與具有高度穩定性的氧化鎵（β-Ga₂O₃）半導體材料結合，打造出僅1毫米乘1毫米大小的微型感測元件。這個尺寸比一粒米還小的感測器，卻能像人的舌頭一樣感知液體中的化學變化，因此被形容為「電子舌頭」。

武東星指出，茶鹼是茶葉中的重要天然成分，與咖啡因同屬甲基黃嘌呤類化合物，其含量不僅與茶葉品質有關，也影響飲用安全及風味表現。傳統檢測需要透過高效液相層析儀等大型設備分析，利用團隊新開發的感測器，1分鐘即可完成檢測。

研究結果顯示，加入最佳比例石墨烯後，感測器對酸鹼值的靈敏度比傳統元件提升69%，長時間浸泡後仍維持穩定訊號；在茶鹼檢測方面也展現良好線性反應，能精準量化濃度變化。武東星表示，未來將進一步把技術模組化與商品化，發展成可攜式檢測設備，讓茶農在茶園現場就能即時掌握茶葉品質，不必送樣等待檢驗結果。除了茶產業外，相關技術也有機會擴展到飲品安全、生醫感測及智慧農業等領域，讓台灣農業與半導體科技激盪出更多創新火花。