奈米电池让手机待机一百天.doc

芆芃蕿肆羅葿蒅蚂肈节莁蚁膀蒇虿蚁衿芀蚅蚀肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆膁螆蚇羆莆蚂蚆肈腿薈螅膁莅蒄螅袀膈莀螄羃莃蝿螃膅芆蚅螂芇蒁薁螁羇芄蒇螀聿蒀莂蝿膂节蚁衿袁蒈薇袈羄芁蒃袇膆蒆葿袆芈荿螈袅羈膂蚄袄肀莇薀袃膂膀蒆袃袂莆莂羂羄膈蚀羁肇莄薆羀艿膇薂罿罿蒂蒈羈肁芅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿肆羅葿蒅蚂肈节莁蚁膀蒇虿蚁衿芀蚅蚀肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆膁螆蚇羆莆蚂蚆肈腿薈螅膁莅蒄螅袀膈莀螄羃莃蝿螃膅芆蚅螂芇蒁薁螁羇芄蒇螀聿蒀莂蝿膂节蚁衿袁蒈薇袈羄芁蒃袇膆蒆葿袆芈荿螈袅羈膂蚄袄肀莇薀袃膂膀蒆袃袂莆莂羂羄膈蚀羁肇莄薆羀艿膇薂罿罿蒂蒈羈肁芅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿肆羅葿蒅蚂肈节莁蚁膀蒇虿蚁衿芀蚅蚀肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆膁螆蚇羆莆蚂蚆肈腿薈螅膁莅蒄螅袀膈莀螄羃莃蝿螃膅芆蚅螂芇蒁薁螁羇芄蒇螀聿蒀莂蝿膂节蚁衿袁蒈薇袈羄芁蒃袇膆蒆葿袆芈荿螈袅羈膂蚄袄肀莇薀袃膂膀蒆袃袂莆莂羂羄膈蚀羁肇莄薆羀艿膇薂罿罿蒂蒈羈肁芅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿肆羅葿蒅蚂肈节莁蚁膀蒇虿蚁衿芀蚅蚀肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆膁螆蚇羆莆蚂 *奈米電池讓手機待機一百天*文/黃惠娟理想中的電池是什麼？它不會在重要客戶來電前突然斷電，或許三個月充電一次就搞定；理想中電池的極致又是什麼？它讓你終於擺脫烏煙瘴氣的汽油車，使台北市也擁有瑞士山城的清新。運用奈米表面處理技術做成的電池，已在加速縮短這個夢想的距離。 不織布奈米化後發現新特性可使充電電池壽命延長一年 五年前，工研院的研究人員發現，將不織布表面做處理，也就是將其表面粒子奈米化所產生的特殊現象，運用在可重複充電電池的原材料電池隔膜之上，一方面可以增加電池的使用壽命，一方面也可使電池的可充電次數，由三百五十次提高到五百次，延長電池使用年限約一年。如果再配合電池的正負極也做奈米化處理，效用還更高，電容量最高可提高兩倍至三倍，而體積則可縮小至原來的二分之一或三分之一。台灣的奈米技術五年內可望使手機待機時間長達一百天（目前最長一個星期）。工研院材料所所長劉仲明說。像應用在手機這種小體積產品的電池，只是奈米電池隔膜的初級運用。工研院正在研究將這個技術導入電動車上頭，期望阻礙電動車發展瓶頸電池容量太少、體積太重、生產成本過高的問題，能夠透過奈米技術的應用而有所突破。第一個拿出成績單的公司，是一家成立已屆三十年、以化學材料起家的高銀化學，它的奈米技術，正是工研院在奈米電池方面釋出來第一項技術，也是工研院材料所第一項量產的奈米技術。 致力擺脫十九年污染的惡名如今反而變成環保能源的代言人 民國七十二年，在桃園縣觀音鄉發生台灣第一樁鎘米事件，雖然年代久遠，但事件的主角高銀化學，十九年來污染的陰影仍如影隨形。如今，運用奈米技術發展的省電電池，甚至更具環保概念的電動車，讓高銀成為環保能源的代言人。十九年前的污染事件背後，代表的是台灣化學產業的危機，以及必須轉型的迫切。高銀化學總裁鄔宗明在內部有一項務必親自參加的會，那就是所有對外合作案。從最初步的簡報開始，鄔宗明不放過任何一個企業轉型的機會，而八十六年工研院想要尋求材料商參與奈米電池開發時，鄔宗明敏感地嗅出：機會來了。當時，工研院發現不織布奈米化後，原來的材質會因表面顆粒奈米化後物性改變，原來的不織布會由不親水變為親水，而由此一特性製成的高溼潤性電池隔離膜，有機會運用在電池裡。鄔宗明指示員工研究、研究，至此，為高銀開啟一扇進入奈米世界的大門。 著眼全球市場，投資義無反顧從頭學習到量產，孤軍奮戰五年 雖然技術來源是工研院，然而，高銀對這個創新技術的堅持，是讓這項前無古人的技術，能夠歷經實驗室與量產挑戰，並順利移轉到高銀身上的主因。事實上，高銀並不是最早參與計畫的廠商，卻因初始參加的兩家電池商認為自己的產量不夠大，自己的需求量只占材料產量的一左右，其餘九成的產能還要重新去做市場開拓，因而第一期結案後就退出。但對原本就從事材料產業的高銀來說，原來的市場就著眼於全世界，因此，最後只剩高銀孤軍奮鬥，一堅持下去，就是五年的光陰。 找出讓不織布奈米化的量產技術，是第一道關卡。高銀副總莊文豐指出，不織布的原料少說也有幾十種，經過多次試驗，才從美國找到一種特殊的不織布。此外，奈米化後的不織布活性很高，一不小心就會爆炸，經過多次實驗後，才找出液態保存的最佳方式。 導入量產是另一個關卡。莊文豐指出，由於國內並沒有過這種產品的製程，買不到現成的生產設備，最後找到生產不織布的設備商，並從頭設計起，才克服無處可學的困境。 人才是最大關鍵高銀七人團隊至今仍在 最大的關鍵還在技轉後能否留住新技術的核心所在人才。工研院尖端材料實驗室研究員游元鵬指出，技術移轉最擔心的就是人才學會技術後，就被對手挖角。因此，為了留住人才，企業派去承接技術的人才，經常是不一定夠格但卻是老闆的親信。但高銀不僅一開始就派遣一位化工人才全程參與，現在的七人團隊都還都留在企業，除了公司許諾的自立門戶夢想外，也顯示高銀的企業文化能夠吸引住人才。 此外，高銀對大額投資的勇氣，也令人佩服。實驗室要進到量產化階段，投資額馬上由新台幣幾百萬元跳到近一億元。以高銀去年營收十七億三千萬元來看，化學材料毛利約在一三左右，幾近於去年獲利的一半。對於新投資，鄔宗明沒有一點遲疑，他當著工研院及公司內同仁承諾說：我跟你們走到底。游元鵬對此印象極為深刻。高銀的技術價值有多高？游元鵬指出，目前全球共有四家電池隔離膜的供應商，高銀是唯一一家台灣廠商，也是唯一一家運用奈米現象生產電池隔離膜的廠商。他說目前有另外兩家廠商想要直接購買技術，而非自己花時間從頭研發起，可以想見這項技術有其困難度，非短期內可以發展。 因緣際會成為奈米先驅與異業結盟，預期的發展商機無窮 一九九七年因緣際會加入工研院研究計畫，讓高銀成為國內量產奈米產品的先驅，也促使高銀正式切入高科技材料領域。從八十九年開始量產之後，去年為高銀化學帶進新台幣兩千萬元的生意，目前在全球電池隔膜的市占率在七，產品毛利在二五左右，預計今年可帶進六千萬元營收。等到奈米技術應用到更多領域後，我們再直接以科技股掛牌。莊文豐說。 根據工研院估計，全球鎳氫式二次電池所需之隔離膜市場產值約十八億元，高銀的量產成功，也打破過去電池隔離膜幾近百分之百由國外進口的局面。明年，高銀的電池預計可以順利應用於鋰電池上頭，而鋰電池隔離膜的產值更高達一百二十億元，這也是預計明年鋰電池量產成功的高銀下一個目標市場。 不過，高銀的野心還不止於此。身為量產奈米產品成功的先驅，近一年來想要運用高銀的經驗於更多應用市場的合作案，紛至沓來，與異業結盟將爆發的商機，想像的空間很大，莊文豐認為，這裡面蘊藏的生意機會才多！雖然高銀目前已經是全球奈米電池隔離膜先驅，不過，真正能損益兩平的時點在於明年；而被高銀寄予厚望的其他應用，未來要投入的資金不會比現在少。高銀想要靠奈米的know-how，從傳統產業躍入高科技，顯然這只是一個美好的開始。 *奈米入侵！最微小、最強大的第四波革命*文/黃惠娟映入眼簾的是一支針筒，針筒內隱藏著微縮到肉眼看不到的微小物質一艘潛水艇與五名裝備齊全的科學家。咻的一聲，醫療人員乘坐潛水艇，被針筒打入病人的血液中，順著血管，瞬間來到發出警訊的患部，修復遭病菌侵入的傷口，再由眼淚排出體外。這是一九六六年出品的科幻電影聯合縮小軍（Fantastic Voyage）經典的一幕，也是科幻迷對未來世界想像的極致。這真是太神奇了！你或許會這樣想，不過，或許最快在三十年後，在你我的有生之年，這樣的場景就會進入人類的生活之中，因為一項科技競賽的結果奈米科技（nanotechnology）。知名的諾貝爾物理學家理查費曼（Richard Feynman）在一九五九年提出一項驚人的想像：將二十四卷的大英百科全書全寫在一個針尖上。現在，科學家說，這是可行的，只要縮小四千萬倍就可以了。就像將地球縮小兩萬五千倍後，成為眼前的地球儀一樣，你不會懷疑它的可行性。現在，有一些人在研究將實物縮小十億倍的方法。因此，你會發現，這些肉眼看不見的物質，實際上會發生與原來的物性大相逕庭的特性，譬如特別強韌、超耐熱或導電性超強。腦筋動得快的生意人，早就開始將這種特性製造成商品，大發利市，譬如永不沾污的馬桶，或是抗紫外線美白的化妝品。實驗室的科學家，想要利用這種特性，製造出取代現有高科技的產品，譬如取代以矽為材料的半導體，以及不污染的電池。所有這些瘋狂的想像，都跟它有關奈米現象。 奈米現象奈米是十億分之一公尺物質在這個尺寸內會發生特殊現象 奈米不是一種米，國科會科學技術資料中心主任孟憲鈺笑著說，也不是一項特定的技術，它是一個長度單位，以及在這長度範疇內會發生的特殊現象。一奈米（1nm）是十的負九次方公尺（即十億分之一公尺）。比起地球上最小物質原子來說，它約莫是三到四個原子串連起來的長度，肉眼是完全看不到的。但究竟一奈米到底有多大？根據牛頓雜誌的比喻，地球直徑的十億分之一約只有一顆彈珠的大小，也就是說，如果將地球縮小十億倍，就是一顆彈珠的大小。 第四波工業革命對材料、電子、機械、生技影響深遠十到十五年內，產值將達一兆美元 科學家們在近半個世紀間發現，物質在介於一奈米到一百奈米這個長度時，會發生特異的物理現象，可能是更堅韌、更有磁性、更能導電或更抗熱等，他們將這些現象統稱為奈米現象因此，奈米科技所研究的，就是介於一到一百奈米物質的性質，及操控這些物質排列組合的學問。人類將奈米現象運用到商業用途上，不過是近二十年的事；然而，真正將奈米從實驗室中的研究主題，帶成商業人士之間熱門話題的人，卻是美國前任總統柯林頓（Bill Clinton）。柯林頓任內的美國總統科技顧問連恩（Neal Lane）在二年曾公開宣示：如果問我科學與技術領域最可能產生的明日之星，我會指向奈米科學與技術。差不多同一時候，最早做出操控奈米級原子儀器的，其首席科學家阿姆斯壯（John Armstrong）也指出：就像是二十世紀、一九七年代微電子技術產生資訊革命，奈米科學技術將成為下一世紀資訊技術時代的核心。正因為如此，柯林頓宣布美國將以政府之力，傾全力投入奈米相關產品的研發，務使美國成為繼資訊科技後下一波科技競賽奈米科技的盟主。緊接著，日本、歐盟甚至中國大陸與台灣，都陸續宣布由政府主導、重金投入奈米研發，唯恐自外於這波奈米科技競賽。根據美國白宮科學與技術顧問會的估計，十到十五年內，奈米產品的市場價值將達到一兆美元，成為全球僅次於半導體的產業。然而，半導體發展近三十年，二一年全球產值也不過近兩千億美元；奈米相關研究現在才剛起步，十年內就要像噴射火箭一樣，快速爆發出將近一兆美元的能量，市場從何而來？主要是奈米現象對材料、電子、機械與生技四大領域，都會產生革命性的影響。工研院奈米研究中心副主任蘇宗粲說明奈米因為影響範圍廣及高科技及傳統產業，因而可取代現有技術的商機，也直逼半導體的原因。如果不是操控這些肉眼看不到小分子的儀器，在近十年內有革命性進展的話，奈米要從科學進展到科技，進而轉化為商機，速度不會如此之快。不過，在奈米最可能影響的材料、機械、電子與生技四大領域中，目前也只有奈米材料所應用出來的產品，目前就可在市面上買得到。 美麗新世界徐旭東穿奈米外套，不沾灰塵又保暖材料進入奈米尺寸，等於是全新材料 今年十月十九日，遠東紡織舉行五十三週年慶員工運動會，遠東集團總裁徐旭東身上穿著一件不起眼的夾克，不經司儀介紹，一般人不會想到，這是一件內裡含有奈米陶瓷顆粒、不沾灰塵又保暖的衣物。去年開始，國內第一大建材公司和成欣業，因為將開發出來不沾污垢、自潔功能的釉料用於馬桶等衛浴用品上，而請來香港明星劉德華代言；一年後，搭上全球這股奈米旋風，客戶才知道這款神奇馬桶的魔力來源，就在運用奈米技術研製出來的釉料上頭。另外，包括多年前轟動全球軍備界的隱形戰機，就是將大小只有奈米等級的材料做成塗料後，得以吸收紫外線，以使雷達難以偵側其方位的運用。而中國解放軍現在產製的隱形衣，也是運用類似的材料做成，具有黑暗中不易被分辨出來的功能。傳統材料以塊材（bulk material）為主，隨著材料微小化到奈米尺寸，物理及化學性質就產生革命性的改變，等於是全新的材料，也就出現科學家前所未見的美麗新世界。這也就是為什麼這麼革命性的科技，反而是傳統產業先一步有產品出現，預計十年內達到每年三千四百億美元的市場。 奈米電子奈米碳管足以取代矽，用在元件中也可能把TFT-LCD淘汰掉 然而，其餘如奈米電子、奈米生技及奈米機械，最早在二一年才會看到具體的進展。雖然如此，業界認為它對半導體等既有產業的衝擊，遠大於奈米材料。如、恩益禧（）等國際大廠，早在一九八年代即投入奈米現象的研究，目前的發現也指出，在操控小分子世界的儀器出現革命性進展後，科學家們已能透過操控奈米級世界中原子的排列，創造出一些奈米等級、具有比現在所有材料所不能及的可貴特性的材料，而這些材料所能製作出來新的電子元件，足以取代目前半導體的基本原料矽。經過操控奈米等級的原子生產出來的新原料，最有可能取代矽在半導體地位的，當推奈米碳管奈米碳管是一種奈米尺寸的圓筒形碳管，特性是抗拉強度是不鏽鋼的一百倍，彈性極佳，彎折九十度仍不會斷（一般碳纖維管折九十度即會斷裂），導電性、導熱性都強，一般預期未來最爆發性的運用即在元件中。預計未來的半導體將由奈米碳管合成，具有較現行半導體還高效率，而將奈米碳管合成而做成的顯示器原型機早已出現。由於其效能極高，有機會取代薄膜電晶體液晶顯示器（TFT-LCD）的地位。韓國三星（Samsung）電子甚至預計，在二三年就要將奈米碳製成的顯示器推至市面，只是造價極貴，因為一克的奈米碳管高達六十美元，比一克只要十美元的黃金還貴。一般預料，一克要能降到一美元以下，大規模的商業運用才可能出現。至於奈米生技，最快要到二二年以後才有具體的進展。孟憲鈺引用二一年亞太經合會議（）的報告。亦即運用奈米級的醫療機器進入人類身體進行修復工作的分子機械，最快還要再過二十多年才能實現。 全球競賽美國最先進，投入研究已有二十多年亞洲以日本居首，企圖靠奈米翻身 目前在美國那斯達克（Nasdaq）市場，已至少有兩家以奈米應用為主要產品的企業掛牌，而且還有兩家是生產奈米儀器或設備的廠商。不過，各界也都認為，除了部分奈米材料及其應用外，奈米相關產品幾乎都還在實驗室階段，何時由奈米科學進展到奈米技術，還待界定。中研院物理所所長鄭天佐說。其中，美國仍是公認奈米科技最先進的國家，特別是在奈米材料、奈米電子方面，仍擁有最多的相關專利，尤其像等大廠，投入奈米研究都有二十年以上的歷史。亞洲部分則以日本最具主導地位，日本在半導體方面已失去先機，因而想靠奈米在下一階段取得領先。目前在奈米電子也屬領先地位。曾在日本研究奈米十年，目前任史丹佛大學高級研究員的中國大陸學者黃德歡說。至於中國大陸的奈米研究也已提升至國家級地位，中國大陸每年投入奈米科研的經費達人民幣數十億元，而且，中國大陸是全球稀土金屬最大生產國，正是奈米技術的主要材料。孟憲鈺認為，中國大陸是個不可忽視的對手。由於整個中國目前也掀起一股奈米研究風，光是宣稱與從事奈米相關產品的企業就達三百餘家，不過，大多數只是打著奈米的旗號，距離真正擁有奈米產業，其實還相當遠。黃德歡觀察。 台灣狀況台積電、友達等都與工研院合作也有傳統業者開發出奈米原理的產品 很少有什麼技術像奈米一樣，全世界同時有這麼多國家都採取國家介入的方式主導科技的發展。孟憲鈺分析，因為奈米現象雖長久存在於自然界，但將其運用在商業上，卻是近幾年的事，誰先投入，誰就可能取得先機。正因為起跑點相差不大，台灣政府也積極想要鼓勵研發，特別是在籌資能力較差的傳統產業。以台灣來看，在工研院所列出近百家有投入研究奈米產業的名單中，一半以上有跟工研院進行合作開發，如台積電（九十奈米的）、友達（場發射式顯示器）、錸德（儲存光碟）、東元奈米應材（奈米碳管生產）等。這些廠商在接獲記者詢問時，多半以目前尚在實驗室階段，還未有具體成果的理由，婉拒採訪，可見現階段國內高科技產業對於奈米電子的發展，可說還在相當原始的階段。而少數幾家有量產產品出現的企業，也多是屬於奈米現象的簡單應用，如王永慶其台塑集團其下的福懋（光觸媒）。經常被工研院拿來做為奈米發展範本的高銀化學，就是與工研院合作，發展奈米表面處理的簡單應用。先做簡單應用、容易上手的產品；複雜一點的應用，目前還在跟其他廠商開發中。工研院尖端材料實驗室研究員游元鵬說。還有部分廠商是自行研發，後來發現產製過程中即是運用奈米原理，而被工研院列入名單中。如在馬桶上塗布奈米級的釉藥，再放到一千多度的窯中燒烤，以得出不沾灰、防垢的超級馬桶。最近半年接待來自全國的參訪團就應接不暇。和成欣業總經理陳振乾說。雖然政府在去年宣布，六年投入近兩百三十一億元的資金發展奈米相關產業，但相對而言，國內在奈米相關產業的發展仍屬起步階段。現在談投資奈米產業還言之過早。華鴻創投技術長謝志宏以創投的眼光說。正因為現在投資為時尚早，因此，這波奈米熱並未出現網路熱潮的泡沫現象，但各國都由政府來主導奈米的發展，顯示這個方向是對的，而且，我們要從這個時點就開始注意它的進展。謝志宏說。 篳路藍縷沒有理論可考，而且研發成本昂貴仍在原始階段，但這次不需要四十年 雖然如此，奈米相關產品發展，對逐漸步入黃昏的傳統產業而言，不啻是一劑可能的續命仙丹。但除了仰賴工研院等研發單位的技術移轉外，傳統產業想要經由發展奈米來鍍金，談何容易？生產奈米級中草藥的九鼎生技技術總監楊建新指出，對傳統產業來說，要切入奈米相關產業只能仰仗雙盲法，因為不知道投資會不會有商品出來？也不知道製程上能否量產成功。楊建新感慨的說因為自始至終都沒有理論依據支持或參考。他曾在將人蔘研磨到奈米級顆粒的過程中，人蔘因為小到奈米等級，物性改變，居然突然爆炸，把通風管都爆掉。而在研發的過程中要耗費的人力、物力，也不是小資本的傳統產業玩得起。從事食用金研製，有能力將黃金做到奈米等級的全球奈米科技總經理唐上文指出，除非材料便宜，製程相近，廠商才有可能轉用奈米的製程，所以先驅者要很有決心。此外，奈米材料雖然製造簡單，但如何精確控制尺寸，與合成各種成分的奈米材料，才是know-how所在。奈米產品顆粒太小，用傳統顯微鏡無法檢視，非得使用先進、一台造價數千萬的電子顯微鏡，才能確認其特性。京華堂最早研製出奈米級金子時，由於物性、活性都與以往的經驗大相逕庭，彷彿發現了一個全新的物質。但它卻得托人帶到美國去檢驗，才能確認這已正式進入奈米領域。而從事化妝品生產的聖兒莉化妝品實驗室執行長羅宏丞則說，自己繼續研讀博士班的原因之一，也是為了就近使用學界的儀器等資源。面在聖兒莉每次有了新的研發成果，連去最近的中山大學登記，都要排上一個月的隊，一天的使用費用就要六萬塊，但還