混合分散技術平台之介紹

 

刊登日期:2017/1/5
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我國化學材料產業以中小企業為主,在產業群聚密度高的產業環境,雖建立經驗式自主研發Know-How,市場仍以大宗泛用為主。我國的能源產業、電子光電產業及傳統之高分子與金屬加工產業的產能位居世界前茅,但對相關之混合分散高值材料尚無能力研發製造,缺乏高階材料創新自主發展所需的設計與開發能力。

現階段國內於混合分散界面特性設計之基礎技術能力,停留在Trial and Error的層次,實務上無法透過基礎的界面參數設計進行分散的調控,是目前產業界在混合分散無法掌握的痛處。工研院材化所執行工業基礎技術的混合分散研究團隊,建構一個先進的混合分散平台,透過平台進行材料模擬及分散劑資料庫應用,可以有系統的預測彼此相容材料與建立分散安定方法,連結異質高分子、機能性微粒、異質金屬陶瓷等應用載具。透過這個平台的運作模式,業界可以取得分散設計參數,解決材料與製程設計問題。

混合分散技術應用平台
透過基礎學理依據,經過材料模擬或預測模式的整合,建立混合分散之界面與分散基礎技術,協助快速找到彼此相容的材料以及分散安定的方法;工研院材化所研究團隊所建構的平台,如圖一所示。包含:①混合分散模擬平台:提供資料庫搜尋與混合分散安定模擬系統;②混合分散檢測平台:可以快速搜尋可使用之混合分散檢測設備;③混合分散設備資料庫平台:提供最適化製程設備的選擇。④混合分散技術網站:混合分散技術網站是架構在一個網路服務的平台上。



圖一、混合分散技術應用平台架構
圖一、混合分散技術應用平台架構

混合分散技術網站
「混合分散技術網」的網址為http://dispersion.itri.org.tw,如圖二所示。首頁即有會員登入入口,方便註冊為會員或登入。網站的第二部分為「混合分散技術平台」的技術簡介內容,針對各個載具的介紹及其應用,包括:「陶瓷材料」、「核殼型金屬陶瓷」、「導電金屬微粒」、「奈米導電碳材」、「熔融態高分子」及「生質材料」。網站的第三部分為資料庫,分為「材料與分散劑搜尋資料庫」、「混合分散檢測平台」、「混合分散設備資料庫」等三個部分。網站的第四部分為達人技術影音資料庫,可連結混合分散技術專業達人講授內容,以及三分鐘Youtube精要簡介資訊,提供會員快速地認識與擷取「混合分散技術」重要的參考途徑。

混合分散技術平台之成功開發案例
1. 木質素/多元醇溶解度參數篩選與設計
因木質素不易分散,在高分子中容易聚集,導致使用上大幅受限,藉由混合分散安定模擬與應用系統,透過溶解度參數設計與調控,篩選與木質素相容性、匹配溶解度參數相差較小之多元醇(圖六)。依據此學理,從材料本質進行篩選開發,使分散安定性獲得大幅提升,可有效節省生質複合材料開發時程。

3. 無機陶瓷粉體材料開發
積層陶瓷電容器(MLCC)在各種民生或先進電子產品與產業應用中為使用量最多且最普及的電子零組件之一。而陶瓷介電層的薄型化與電極層薄化所需之關鍵技術則為金屬/陶瓷體的分散技術及漿體或油墨調配之混合技術。薄層化需求使得陶瓷粉體選用之粒子粒徑減小至奈米等級,對應製備漿料或油墨時的混合及分散將影響陶瓷生胚的特性及電極層均勻度。同樣的,研究團隊再使用分散系統參數設計模擬平台,進行分散參數設計開發。圖八為反應系統溶劑表面能之計算與模擬案例。藉由臨界成核理論之計算與推導(圖九),可以看出------以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。


圖八、無機陶瓷粉體材料開發案例
圖八、無機陶瓷粉體材料開發案例

作者:黃天榮、闕銘宏 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」361期,更多資料請見下方附檔。


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