工业材料200109s041周裕福,谢祯昌,黄瑞呈,黄梅芳,徐文泰 奈米材料.DOC

奈米材料技術的工業應用●★ 奈米材料技術的工業應用● 1 (A) 摘要 2 (B) 簡介 2 ◆表一﹕材料所開發的奈米材料技術及對國內產業的衝擊應用奈米材料技術 3 (C) 高潤濕性隔離膜 3 (1) 市場 3 (2) 技術 3 (3) 特點 4 ◆表二﹕幾種不同介面處理對於電池隔離膜特性影響比較表應用奈米材料技術▲★ 4 (4) 程序 4 ◆圖一﹕材料所開發之二次電池隔離膜之表面處理程序 5 (5) 測試 5 1. 潤濕性測試 5 ◆圖二﹕市售商品吸液速度比較圖應用奈米材料技術 5 ◆表三﹕各種產品之飽液率 6 2. 保濕性測試 6 3. 電池特性測試 6 ◆圖三 ﹕不同廠牌隔離膜電容量測試比較 6 ◆表四﹕各種電池之自放電測試結果▲★ 7 (D) 奈米流體量產技術■■ 7 (1) 奈米流體 7 ◆圖四﹕利用特殊的分散劑分子被覆在奈米磁性微粒表面﹐使得這些微粒能分散在載體溶液中應用奈米材料技術 7 (2) 奈米磁性流體的設計 7 1. 鐵磁流體 7 ◆表五﹕材料所發展的奈米流體製造技術與其他傳統方法的比較應用奈米材料技術 8 (E) 離子植入法改進表面性質之碳化鎢／鈷陶金 8 ◆圖五﹕超細碳化鎢/鈷以離子植入處理後﹐表面硬度隨深度變化之曲線 9 ◆圖六﹕離子植入處理之超細碳化鎢/鈷表面具超細平整度(Ra = 3.5 nm) 9 (F) ARMI…無機材料可錄式光記錄媒體 10 (1) ARMI膜層設計及其匹配材料 10 ◆圖七A﹕ARMI膜層設計及其匹配材料 10 (2) A.R.M.I.無機材料可錄式光記錄媒體膜層設計以及與其他類型記錄媒體的結構比較 11 ◆圖七B﹕A.R.M.I.無機材料可錄式光記錄媒體膜層設計以及與其他類型記錄媒體的結構比較 11 (3) 三種材料的詳細優劣比較 11 ◆表六﹕ARMI 材料技術在光記錄媒體的各種產業發展趨勢上的特色比較 12 ◆圖八﹕A.R.M.I.無機材料系列與CD-R/CD-RW之靜態測試比較 12 (4) 結語 12 (G) 零溫度係數電阻材料 13 (1) 電阻元件的發展趨勢 13 (2) 電阻溫度係數 13 ◆圖九﹕室溫以下奈米 Ag 的電阻隨溫度的變化。 14 (3) 材料所的成果 14 ◆圖十﹕ 不同系列電阻材料之電阻與TCR 之關係 15 (H) 結語 15 摘要 由於奈米材料在機械、光學、電學、化學…等方面有其獨特且不尋常的特性﹐長遠看來﹐預料將在資訊、通訊、能源、醫療…等方面產生重大的革命性影響。 然而﹐在這些巨大革命尚處於萌芽階段中﹐大部分的應用都還屬於實驗室的學術研究﹐然我們也看到了許多精彩的應用在工業上的確造就產品性能或製程上的大幅改善。 這些應用雖然不是對產業造成革命性的影響﹐卻是最立即而有效的。站在投資者的立場﹐這樣立竿見影的效果﹐更能引發未來奈米材料技術在各方面廣泛而深入的研究。這場即將到來的材料革命對於未來科技與產業產生的影響﹐在各期刊論文已經受到熱烈討論﹐不需在此多作重述。 本文將以工研院工業材料研究所近年來在奈米材料成功地應用在產業技術的實例﹐討論奈米材料技術也有立即實用的可能性。從這些例子我們可以看到奈米材料技術不一定是要用龐大的資金與長期的研發投資才能見效的遙遠科技。只要有創意﹐它也可以是對目前產品具有立即性提升的新技術。 簡介 過去幾年﹐奈米材料技術在工研院一直沒有大量的研發投資﹐而在台灣學術界的研發也是在前幾年才開始受到重視﹐然而﹐不論是在工研院或者是學術機關的奈米材料研究都是比較偏向前瞻性的研究﹐與產業應用的結合則是相當困難﹕ ?另外還有一些技術的應用則是因為在研發策略上未能配合上下游產業在成本或技術上的可行性﹐其中以奈米碳管在顯示器上的應用研究﹐其奈米碳管成本居高不下一直是實用化的困難﹔而巨磁阻材料的研發則是因國內硬碟產業結構的欠缺﹐使得研發成果很難在產品上應用。 近年來﹐材料所雖然持續著重於奈米材料技術的開發﹐但是由於經費絕大部分來自於民間廠商的合作開發﹐無法大量投資在長遠技術開發的大型研究﹐這也迫使我們的奈米技術開發必須著眼於目前產品的立即應用。 我們的研究﹐雖然無法媲美於美、日政府所投資的國家型計畫對未來革命性的影響﹐然而其基本原理仍是利用奈米材料在介觀尺度下產生獨具的特殊性質﹐以跨越原有材料特性上的侷限而達到新的應用。 目前我們成功的模式包括﹕產品性能上的提升(如﹕ARMI 材料、電池隔離膜的電漿表面處理以及零溫度係數電阻材料的開發)﹐以及製程上的改善(如﹕奈米流體的連續製程量產技術)。 如表◆一所示﹐本實驗是利用材料奈米技術所開發出來的幾種產品已經成功轉移給合作廠商﹐其中有部分產品已在市場上佔有一席之地。 本文將陸續介紹這些產品所運用的奈米材料技術﹐以及所表現出來的優異特性。由這些產品的優異特性﹐將可預料未來在相關產業的提升