無毒環保材料
人類社會從農業進入到工業，新產品帶來很多的便利性。新產品使用的材料與設計對人身安全、健康、環境是否有危害，在大家豐衣足食後也漸漸受到關切。舉例來說，「黏著劑」在你我生活周遭被廣泛應用，但因很少直接被看到或觸摸到，其對人類或環境造成的嚴重影響往往被忽視，像裝潢、
木製傢俱、地板等都使用了大量的黏著劑，這些黏著劑常含有甲醛、甲苯或二醛類；又如汽車組裝時，也採用了大量的黏著劑及塗料。不安全的物料可能潛藏著致癌的風險，需要從物料選擇、合成設計、施工型態等來改進。另外，台灣多水泥建物，水泥白天蓄熱多，為降低比熱並增加隔熱性，常會在水泥中摻混保麗龍球，這種施工方式不僅有相分離的困擾，且有殘餘苯乙烯釋放的問題。而太陽能發電是追求無核家園的綠色能源替代方案之一，但市場上含鹵素的太陽能板占大部分，其燃燒後具毒性，對日後處理廢棄太陽能板相當困難。本期「無毒環保材料」技術專題，希望能透過四篇專文的探討，喚醒社會大眾對無毒、安全、環保、節能等材料的需要與重視，並進而吸引更多相關業者一同來努力。
環境保護、減少危害、促進發展已成為當今社會的主題。水性黏著劑替代溶劑型黏著劑是大勢所趨，如何開發出滿足使用要求而又經濟實惠的水性黏著劑，將是黏著劑產業界與此領域的研究單位面臨的重要課題。水性黏著劑為一環境友善的黏著劑，其符合環保、健康、安全三大訴求。「水性黏著技術」一文從水性黏著劑的簡介、分類、比較、應用，來說明水性黏著劑目前的類型與應用狀況。隨著對水性黏著劑的深入研究，高品質、高性能、功能化的水性黏著劑必將滿足市場需求。
近年來，人們對於密閉空間的交通工具環境要求也更加關注。每部汽車的零組件接近一萬五千項，考慮車輛安全駕駛與乘客舒適性，車上使用的每項材料之可靠度要求皆相當高，汽車的生產製造過程中，廣泛應用了許多塑膠、塗料、黏著劑、保溫材料、織物及皮革等化學合成材料，這些材料成為了車廂環境中VOCs的主要來源。針對降低車內VOCs含量的議題，汽車製造商、材料供應商持續不斷地尋找更加環保與安全的汽車用材料，材料科技人員亦不斷努力，創造可用於汽車，並可顯著降低車內VOCs的環保材料。「低VOCs汽車黏著劑材料」針對低VOCs汽車黏著劑材料進行概略性介紹，如含水量極低的環保型水性黏著劑、高耐熱型熱熔膠等材料的開發，皆是未來使用於汽車上具有效率和安全性的專業材料。
目前我國建築物主流為混凝土牆體，水泥材質有嚴重的蓄熱問題，導致我國室內空調能耗急遽的增加，不僅產生可觀的溫室氣體，也浪費許多能源；而主流採用發泡保麗龍粒料的輕質灌漿法，雖有快速施工的優點，但在火場中隱藏致命危機。「環保中空玻璃(環保輕石粒料)應用於再生綠建材」介紹工研院材化所攜手國內產業，提出環保中空玻璃輕石料粒取代易燃性的保麗龍高分子粒料之開發策略，研發無機輕質灌漿之再生牆體隔熱品質驗證技術，並藉由調整環保中空玻璃輕石粒料的比例與製程研發，完成建立隔熱輕質灌漿實體牆綠色技術。其與水泥砂組合成為可釘掛拉拔之隔熱輕質灌漿實體牆，牆體之熱傳透率（U值）達到法定規範≤2.75 W/m2·K之隔熱指標；同時提升隔熱輕質灌漿實體牆之抗壓強度超越法定值≥140 kg-f/cm2牆體抗壓強度指標。
太陽能背板需具備保護太陽電池的功能，並具耐候性，如UV、高溫高濕衝擊、濕冷凍、抗張強度，與EVA要有很好的接著力、能有阻絕水氣及氧氣滲透的能力、同時能抵抗外力的撞擊。目前非氟太陽能背板技術要能通過標準規範如IEC 61215、61730驗證並非難事，但市場上含氟背板還是占大部分，這對於日後在處理廢棄太陽能板的議題上相當困難，因為燃燒後的含氟背板具毒性，未來也不適合以燃燒來處理這些巨量的太陽能廢棄背板。「無氟太陽電池背板材料」一文指出，非氟系背板出現，其價格比氟系背板低，亦有不錯之品質，加上環保及應用在未來水上型太陽能模組的契機，可以預見非氟背板將有很大的發展空間。
高機能聚氨酯(PU)材料
根據MarketsandMarkets市調公司的統計，全球聚氨酯(PU)材料在2015年的產值達418億美金，預估到2021年將可提高至567億美金，年複合成長率達5.6%。聚氨酯為我國之利基產業，廣泛應用於硬泡、軟泡、CASE(Coatings, Adhesives, Sealants and Elastomers)、TPU等，其擁有良好的物理及化學性質、耐磨性佳、高可撓性、高抗張強度、高延伸性、耐化性佳、易加工性以及優異的手感等特點。近來為因應對環境友善、快速加工與自動化的需求，發展水性、無溶劑與快速結晶的PU系統成為市場之重要趨勢。多元醇(Polyol)的選擇上也開始朝向高耐水解性與高強韌性結構發展，此外，異氰酸酯之使用與殘留量越來越受到關注與限制，未來相關游離異氰酸酯的檢測與含量降低將是重點技術發展方向。著眼於綠色減碳與高機能之應用需求，本期技術專題針對聚氨酯之結構設計、開發現況與趨勢進行介紹，期許藉由不同尺度微相分離結構開發與系統之搭配，達到高功能性應用，提供讀者對聚氨酯相關技術應用之理解，也有助於提高對新材料之要求，並掌握最新技術與應用之趨勢與發展契機。
日常用品與工業製造所使用的材料種類不斷翻新，透過異種材質接著產生複合機能的技術應運而生，不同材質間的接著強度決定了複合材料的最終性能。面對輕量化、低活性、不耐熱材料的接著加工，不能利用具有溫度活化界面的焊接或熱熔壓合技術，使用接著劑成為可行的選項，提供關鍵的界面結合能力。聚氨酯是常見的接著劑原料，能夠依據各類要求而改變分子結構設計，也能與其他種類樹脂共聚改質，可滿足各種不同特性材料的接著加工。「聚氨酯接著劑設計與改質技術」介紹幾個不同應用的聚氨酯接著劑，提供讀者認識這類材料特性與技術。
傳統的聚氨酯膠黏劑含有機溶劑，易造成環境污染。為了滿足人們對膠黏劑使用安全、環保等方面的新要求，濕氣硬化型聚氨酯熱熔膠則是在傳統熱熔膠基礎上發展起來的一類新型膠黏劑。其不僅有傳統熱熔膠初期強度好和與濕氣反應後固化性能優的特點，且針對多種基材皆有優良的黏接性能，具有廣闊的應用前景。「濕氣硬化型聚氨酯熱熔膠(PUR)之發展趨勢與應用」分別對PUR應用於紡織業、鞋業、及電子行業舉例說明。
現今消費市場講求衣物的高機能性，期望衣服具有防水透濕的功能，「機能複合式織物用透濕水性聚氨酯薄膜」研究，將水性聚氨酯(PUD)使用在紡織複合品上，是為了增加橡膠的透濕性，利用透濕PUD導入可使乳膠具有透濕性，以開發防水透濕紡織品。乳膠固形份偏高、接近分散臨界狀態，在顆粒如此靠近的狀態下，乳化安定基搭配與混合分散技術就相對變得重要。實驗開發不同的透濕PUD樹脂驗證乳膠與透濕型PUD之混摻相容可行性。需藉由透濕PUD與乳膠互相搭配、流變控制技術、分散技術以及助劑篩選，建立透濕防水複合式薄膜塗佈製程技術，成品最終得到具有防水及透濕兩種特性的薄膜，且可應用於多樣化的高端織物上。
「PU材料在電化學領域的新應用」一文指出，以PU彈性體材料當作活性碳電極黏結劑，在電容表現可與以PVDF黏結劑的活性碳電極不相上下。CV與EIS分析結果證實，以PTMEG與GMS量身設計(Tailor Designed)製備之高撓性疏水PU彈性體黏結劑，可當作活性碳電極黏結劑，PU電極與集電板接著性佳，可改善PVDF電極因剛性特性造成的問題，有效的降低界面電阻，其電容表現與以PVDF為黏結劑的活性碳電極不相上下。在電容脫鹽實驗中，PU電極也具有較佳的離子吸/脫附可逆性與穩定性。
主題專欄
目前常見的沼氣發電機主要有燃氣引擎發電機、微型氣渦輪發電機兩種。在大規模沼氣發電場所，可以利用併聯控制盤將輸出電力與市電併聯，將產生的電能賣給電力公司。發電機產生之廢熱，可採用熱交換器等裝置回收利用發動機出的餘熱，使發電機組總能量利用率達到65%~85%，廢熱回收裝置所回收的餘熱則可用來保溫厭氧醱酵反應槽或進行廢水污泥乾燥。延續上期，能源/儲能專欄「小型生質沼氣發電機組技術發展(下)」繼續介紹小型生質沼氣發電機組技術發展，將沼氣發電機組之組成區分為五大主要單元，分別是發動機單元、發電機單元、併網控制單元、熱交換器汽電共生單元、噪音防制單元。透過兩期分別刊登，針對此五大單元技術進行探討，說明各功能單元技術趨勢、設計考量、應用情境、特性比較、整合方式等，系統性的介紹小型生質沼氣發電機的技術與應用。
Flexible AMOLED之軟性技術開發已成為商品化發展重點。不同產品樣態所採用之軟性封裝結構會有不同，目前在高階智慧型手機採用固定曲面之Flexible AMOLED面板中的封裝結構，跟未來發展之可彎曲、可摺疊、可捲曲產品所採用之軟性封裝結構，會有些許調整與修改，但核心技術將會是進階式發展而不會完全不同。光電/顯示專欄「Flexible Touch AMOLED封裝製程技術(下)」亦接續上期，由目前在Flexible AMOLED面板上發展之軟性封裝技術出發，詳細介紹軟性LTPS TFT背板阻氣技術、OLED薄膜封裝技術、OLED上蓋板阻氣技術，以及工研院在Flexible AMOLED前瞻側向封裝技術與可摺疊觸控AMOLED面板技術之進展與未來挑戰。
材料與技術專欄「準晶材料簡介與潛在應用」一文介紹曾獲諾貝爾化學獎的準晶(Quasicrystals)材料的研究現況與潛在的應用。準晶材料因特殊的原子排列結構，具有獨特的性能，近期國際準晶材料研討會已將準晶材料的應用列為主要議題，其應用領域正在縱向發展。準晶材料具高電阻率、低熱傳導係數、高硬度、低摩擦係數、高疏水等特性，這些特性使準晶材料主要應用在金屬基複合材料的強化相與表面披覆塗層，近期更有在觸媒與儲氫材料應用的研究發表。工研院材化所在準晶材料的研究上，針對表面膜層製備、相結構與奈米機械性質進行研究開發。目前掌握準晶材料的結構、成分及特殊性質，另已掌握關鍵製程技術，開發具準晶結構之粉體與塗層材料，以拓展準晶金屬材料的應用。
磁性材料被廣泛地運用在生醫領域，是極具潛力的一種功能性材料。其特殊的磁訊號能用於影像醫學、能作為感測地磁的感測器、也能作非接觸式的磁場發熱治療。而其中奈米磁性顆粒甚至可以整合所有條件，作為顯影劑和標靶藥物載體，以及控制集中治療的多功能磁性生醫材料。生醫材料專欄「磁性奈米於生醫之應用發展與趨勢」一文，從自然中的磁性奈米顆粒到其功能性的應用，將其發展以及趨勢做完整介紹。磁性顆粒在奈米生醫的運用雖有許多的未知待確認，但仍被許多的研究者看好，並且在體外檢測的部分也有很大的發展空間，如Micro-NMR的發展運用，已延伸到食品、農業、化學等檢測，具有很大市場潛力。
近來隨著自駕車、智慧製造、智慧機器人等議題持續延燒，扮演相關智慧機器眼睛角色之3D視覺感測技術逐漸成為顯學，並吸引全球ICT大廠與系統業者積極投入，期望在不久的將來開創出一殺手級應用。智慧感測專題「3D視覺感測技術於IoT之應用趨勢商機」分析，隨著技術進步與國際大廠相繼投入，可以預見3D視覺感測技術將在未來幾年快速起飛，消費電子與多媒體娛樂應用在原遊戲機與多媒體應用產業基礎支撐下可望率先起飛；其次則是自駕車、無人機、機器人等智慧機器也可望在智慧交通、智慧製造風潮下，帶動更多3D感測之應用需求。
安全替代(Substitution)正在全球成形與擴散。源自各層面的關切諸如國家政策、產業自主、產品區隔策略、消費者保護、工作場所勞工安全與環境永續的訴求等，正積極推動著安全替代的實際行動，亦逐步開展了化學品新市場。安全替代將是化學品貢獻永續發展的基石，以確保人類更健康、安全的生活環境。綠色環保專欄「綠色安全替代驅動力之國際發展趨勢」一文，探討現行先進國家化學品管理政策（歐盟、美國）、國際組織意識提倡積極行動以及產業自主加速替代的實際作為，提供我國產業界對全球安全替代相關法規制度與產業趨勢參考，期許我國在主管機關法規逐步完善與產業自主要求帶領下，使安全替代趨勢持續在產業與消費者選擇中發酵與蔓延，共同創造永續商機與未來。
材料補給站熱騰騰送上「觸控面板製造端的大秀―2017深圳國際全觸與顯示展」，與讀者分享觸控面板產業發展的最新動態與產業鏈整合趨勢。該展於2017年11月24日至26日在深圳會展中心舉辦，匯聚約一千家參展廠商，總參觀人數超過3.5萬人次，集生產與市場於一身的優勢，成為產業的代表性盛會。該展會預估2018年全球觸控面板出貨量將達35~40億片，市場總價值達到319億美元，其中由中國大陸生產的產品市占率將達65%，主要生產基地又以廣東省為主。同期展覽亦包括有2017深圳國際高性能薄膜製造技術展(FILM)、2017深圳國際膠黏帶、保護膜及光學膜展(APFO)，以及三個與觸控產業發展相關的聯展：2017深圳3D曲面玻璃製造展、2017國際攝像模組和機器視覺技術展、2017深圳藍寶石製造技術展，配合風起雲湧的觸控市場，代表著產業群聚的大勢所趨，也是整合產業鏈的重要拼圖。
專利前哨站則推出兩篇與太陽電池相關的專利快訊及熱門專利組合。「板材與模組結構」係關於太陽電池之模組結構，特別是關於作為覆板或背板之板材的結構組成。傳統矽晶太陽電池模組採用單面受光電池進行模組封裝，容易受到地形地物的限制導致發電量低、效率差及成本高等問題。近來因電池片的改善而有新的雙面電池之電池模組，可提高發電效率與降低安裝成本，是產業的需求產品。目前雙面電池的封裝模組主要仍採用傳統的封裝方式，背板需能提供電絕緣、阻水、及能夠耐高溫及高濕度，以增加太陽能電池模組的使用壽命。無論使用玻璃或塑膠基材，在模組中皆需具有良好的接著與保護電池的功能。另外，「高效率矽基太陽能電池」專利群組之專利技術，提供半導體元件的鈍化層結構，透過膜層中的高固定電荷濃度能有效避免電子電洞對在導出前發生再結合，可大幅提高太陽能電池轉換效率。圖形化摻雜技術也同樣能提高太陽能電池之轉換效率，透過此技術不需大幅增加成本也能有效提高太陽能電池效率。
凡對以上內容有興趣的讀者，歡迎參閱2018年1月號『工業材料雜誌』或參見材料世界網，並歡迎長期訂閱或加入材料世界網會員，以獲得最快、最即時的資訊！