工研院材化所應材組 張義和副組長

領域類別： 國土永續專家群 專　　長： 合成樹脂特用化學品開發: 著重在環保型樹脂的開發應用與商品化，包括水性壓克力、水性PU、混成樹脂及增稠劑、分散劑等特化品等。 塗料油墨設計與應用: 著重在水性油墨、UV油墨的設計、印刷適性調控及線上開發應用。 粉體分散與改質: 著重在粉體的微/奈米分散學理基礎技術分散液研製技術的開發。 現　　任： 工研院材化所應材組 副組長 學　　歷： 國立清華大學 化工博士 1999 工研院化學工業研究所 應化組副組長 2003～

 

實績

重要論述--傳統產業邁入奈米機能　　作者：林正良、張義和

我國民生化工產業年產值超過兆元，佔全國製造業26%，是國家產業的基 石。奈米技術包括奈米微粒技術、奈米型態高分子、奈米塊料/混成材/孔隙材料 及其機能應用技術，在民生化工的製造及應用有廣泛的奈米效益，且已具特殊 效果及經濟效益。傳統產業在奈米科技的引入將再創產業新機。

　　奈米是nanometer(nm)的音譯，1奈米(nm)=1/1000 微米(μm)=10-9 米，1奈米約為10個氫原子大小。奈米尺規概念及應用關聯在我們生活周遭比比 皆是，例如食品保鮮膜厚約為15微米，頭髮直徑約50微米，織物纖維則為0.3~7 微米，可見光的波長範圍是400~700奈米，細菌的大小是500~3,000奈米，水滴的 大小約2,000~3,000微米，IC產業目前正在研發的線寬約為100nm。

　　奈米技術的特性，在化學/物理基礎上，可分為尺寸效應(Size effect)、表面積 增加效益(Surface area effect)及量子效應(Quantum effect)。當粒子尺寸減小時，粒子 對光的反射、散射會明顯的下降，甚至消失呈透明狀。此特性在顏料方面可做 高畫質的奈米顯色、彩色電視外殼、彩色輪胎。當粒子尺寸減小到分子層級的 奈米尺寸時，合成樹脂/橡塑膠等填充物的粒子運動與高分子的分子運動有諧同 作用，且沒有填充料之材料缺陷，高分子對複合材料的機械特性會顯著的提升 。當粒子尺寸下降，則表面積有相對的指數量增加，化工製程之觸媒作用，金 屬、陶瓷的鑄造或醫藥之醫療效用也都會明顯且正面效果提升。當粒子尺寸減 小到奈米層級時，材料原子／分子有80%甚至90%會露在表面，材料的化學活性/ 光電效應等量子效應都會明顯增加。

　　工研院化工所在傳統產業的技術升級方面，已逐漸注入奈米技術，以創造 具成本/價值優勢的效益，例如Tg大於150℃之高耐熱奈米級PMMA；價廉的高阻 氣、透明、耐磨寶特瓶；奈米觸媒、奈米自潔抗菌塗料，或耐燃、高耐熱、 Low K之奈米塑橡膠/複合材料，預期兩三年內可顯著帶動國內傳統產業奈米研 發及產業效益。以奈米顏料為例，工研院化工所自89年度針對噴墨用紅 (Magenta)、黃(yellow)、青(Cyan)之顏料進行奈米化，透過濕式研磨製程，可將顏 料分散到小於30nm以下之粒徑，且應用在照片用噴墨，具高的畫質及光牢度， 如圖所示。奈米顏料在穿透式顯色的平面顯示器也可提升色域及明度，達到電 視需求規格，為顏料特化品開創新的產業利基。

　　奈米技術在傳統產業的應用，其相關材料在物理/化學基礎上均具成本及價 值效益，且有實務產出。奈米列車的啟動，將使已邁入價值/成本取勝的奈米機 能傳統產業在國際化競爭力上更勝一層。

作者：林正良、張義和　工研院化工所(本文摘自技術尖兵雜誌88 期4月號)

專案課程

Y20111118B1:(週年慶免費)The Next Century-B-先進科技應用趨勢