未來趨勢下十大潛力材料

刊登日期:2017/2/5
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全球大環境變革,提供材料發展機會
材料與人們的日常生活息息相關,食、衣、住、行、育、樂皆與材料有高度關聯。科學家持續找尋、開發次世代的材料,希望賦予產品更佳的性能,提供人們更優質的生活環境。終端產品輕量化、薄型化、節能化及可回收等已成為現今材料的重要開發趨勢。
 
十大潛力發展材料
前瞻、新穎、功能性的材料種類眾多,包含:液態金屬、量子點、超導材料、3D/4D列印材料、奈米材料、軟性材料、輕量化材料、複合材料、抗腐蝕材料等。本文參考國際研究機構報告以及本團隊研究成果,挑選十項材料,分析其應用面與市場前景。
1. 碳纖維
2015年碳纖維市場規模為97.1億美元,市場成長率 9.1%,預計 2019年達到 130億美元以上的市場規模(圖六)。全球最大碳纖維製造商─東麗( Toray )(占33%),目前已開發 CFRF(碳纖維強化發泡體)的新材料。該材料可製造具有厚度的零部件,強度與傳統碳纖維相同,與鋼鐵相比,重量有望減輕約80%,與碳纖維複合材料( Carbon Fiber Reinforced Plastic; CFRP )相比減輕約 40%。


圖六、碳纖維市場規模變化
圖六、碳纖維市場規模變化

 

4. 奈米塗料
奈米塗料( Nanocoatings )指的是 Thin Nano-films 或是 Nano-scale 的塗料系統,透過塗料提供材料表面所需的多功能性,如:防蝕、自潔、疏水、耐熱、隔熱等。塗料在航太、國防、船舶和石油工業等應用,因其長期成本效益顯著,已驅使製造商在產品或服務中導入更多功能型塗料(圖十一)。奈米塗料在我國已發展多年,長興化工、永光化學、永記造漆皆有開發奈米塗料,應用層面廣泛,包含了防水、防油、抗污等。此外,我國奈米自潔塗料發展相當成熟,許多衛浴公司皆已生產販售奈米自潔馬桶,並領有政府核發的奈米標章,如:隆昌窯業、電光企業、凱撒衛浴、國寶窯業等。


圖十一、奈米塗料應用市場
圖十一、奈米塗料應用市場

 
6. 輕量化材料

輕量化材料( Lightweight Materials )包含軟鋼( Mild Steel )、高強度( High-strength; HS )和先進高強度( Advanced High-strength; AHS ) 之鋼、鋁與鎂,也包含各種高強度纖維與樹脂之複合材料( Fiber-Reinforced Plastics; FRP ),應用在車體、電子產品外殼、航太、建材等領域(圖十五)。2015年輕量化材料市場規模為 1,166億美元,市場成長率 13%,預計 2019年超過2千億美元的市場規模(圖十六)。為了達到輕量化的效果,BMW i3 是全球第一台以碳纖維輕量化複合材料作為車體結構之汽車。我國中鋼公司生產的 HS 已陸續導入國內各車廠,並持續往更高強度鋼材來進行研發,且同步在汽車鋼板成形、結構設計等應用領域投入研發。
 
9. 量子點材料
量子點材料可廣泛的應用於生醫、化工、照明及顯示技術等各個領域(圖廿一)。近年來相關的研究非常蓬勃,目前最熱切且預估最龐大的市場應用在於液晶顯示器產業。目前量子點材料已製作薄膜應用在LCD領域以提高色彩,其市場成長率為13%,預估2019年,薄膜需求量達到------以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:范振誠、蘇孟宗 / 工研院產經中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」362期,更多資料請見下方附檔。


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