劉弘仁、高信敬 / 工研院材化所
第15屆海峽兩岸複合材料論壇暨2023年常州市“科創中國”海智面對面活動，讓專家學者和企業家們共聚一堂，共同探討複合材料產業創新與發展。本次大會參會人數近500人，臺灣參會的企業及科研院所37家，代表七十餘人。會議組織大會特邀報告9個，設置樹脂基複合材料、功能及綠色複合材料、纖維及結構複合材料、複合材料力學及測試分析技術、金屬基複合材料、陶瓷基複合材料、功能膜複合材料等7個分會場，以及1場纖維金屬層板設計製造技術研討會和1場複合材料青年科學家論壇。會議期間還舉行兩岸複合材料產業與技術對接、兩岸青年複合材料創新創業大賽、兩岸複合材料創新展示會等活動。本文作者藉由此次論壇活動參與機會，同步更新複合材料技術趨勢及前景，供讀者參考。
一、複合材料技術應用於太陽能領域
現今太陽能邊框模組大多是鋁框，而熱塑或熱固的複合材料框也正蓬勃發展，熱塑材料有用尼龍6、尼龍56或其他添加玻璃纖維強化，熱固則是以反應型PU+連續纖維為主。本次自複合材料光伏模組龍頭江蘇沃萊新材料及諾爾泰公司展出及技術交流節錄如下：(市場及圖片可參考圖一～圖四及表一)
①. 鋁框痛點：不耐酸鹼、導電不絕緣、成本高，複合材料都能很好的補足其劣勢。
②. PU複合材料邊框模組經由老化測試後，性能能保持在85%以上。
③. PU複合材料邊框碳排大約6 kg左右，是鋁框的1/6。
④. 2008年有公司在上海製作的PA5,6熱塑複合材料邊框，迄今15年仍保持完好，代表複合材料邊框也能通過長時間的實地案場驗證。
⑤. 目前中國主流熱固複合材料邊框模組為PU，但也未放棄epoxy、不飽和聚酯等熱固材料，而熱塑材料如PA56也仍在開發中，熱固反應拉擠型邊框仍有兩個無法解決的難題，一是生產線速度低(0.2~0.3m/min)，二是回收議題，代表熱塑型複合材料仍有切入點。現階段仍是百家爭鳴狀態，各種複合材料皆具備可行性。
圖三、光伏模組GFRTP邊框的拉擠成型製程(GF含量85wt%)
二、複合材料技術應用於航空領域
有關複合材料應用於航太趨勢，此次大會報告由馬振基教授主持，進行複合材料應用於航太趨勢講演，重點節錄如下(圖五)：
①. 未來10年內會有8,500架飛機的產量/需求量，20年內會達到4萬架。
②. 飛機/相關組件的訂單將呈現指數性的成長
③. 早期從鐵到如今波音787的複合材料占比已經拉高到52%，潛力無限。
④. 太空科技(Spacecraft、Shuttle、Satellite)的要求是輕量化(Low Weight)、低熱膨脹率(Low Thermal Expansion Coefficient)，潛力應用包括酚醛樹脂(PF)、碳纖維(CF)、強化碳纖維(Carbon Fiber Reinforced Plastic; CFRP)。
⑤. 航空材料的售價能達到USD 50 /kg以上，屬利潤優勢的高值產業。
⑥. PPS/PEEK會是未來具備優勢的顯學，具備高耐熱性、好的電氣性能、阻燃特性(Flame Resistance)，PPS的阻燃特性使其難被熱固材料取代。
⑦. 日本氫能飛機、氫能車產業，對於需要高氣密性、高阻燃性的複合材料有其需求缺口。
三、中國碳纖維產業
於常州新高區進行東方碳谷園區，包括帝新、威海集團等的考察結果，可以看到許多不同的碳纖維複合材料應用(圖六)，中國碳纖維的發展速度極快，以下將以圖搭配文字說明，介紹目前中國碳纖維產業及與台灣/國際之比較。
圖七、中/日生產碳纖維的性能位階比較，藍三角/紅圓點為台麗朗目前量產最高強度與最高模量碳纖性能位階，看起來是有落後中/日碳纖廠商
如圖七可看出，國內台塑-台麗朗目前量產最高強度與最高模量碳纖性能位階，有落後中/日碳纖廠商，但工研院材化所目前正協助台麗朗Upgrade其碳纖技術邁入超高強度(T1100)與高模量(M50J)等高階產品之林!如今中國如長盛科技自主研發超高強度碳纖維技術已通過鑒定 “類Toray T1000高強纖維”，可實現千噸級規模化生產。中國石油和化學工業聯合會主持召開的技術鑒定會上，由長盛科技有限公司主持、深圳大學協同技術攻關的國產超高強 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。