塑膠全循環 創造綠色商機
過去五十年內，全球塑膠的產量由1,500萬噸暴增至3.5億噸，塑膠在自然界的累積亦造成莫大的生態衝擊。艾倫麥克阿瑟基金會的報告指出，2013年塑膠包裝的回收率僅有14%，而95%塑膠包裝物料的價值在僅使用一次後便大幅降低，相當1,200億美元的資源耗損。近幾年各國政府積極推動各項限塑措施及塑膠循環政策，國際品牌大廠及連鎖零售業者更宣告其包裝材料或塑膠製品將採用可再使用、可回收或可堆肥分解的材料，並將提升再
生料使用的比例。如可口可樂目標為2030年使用再生料比例將達50%；百事可樂與聯合利華則宣布於2025年分別達到33%及25%的目標；歐盟亦立法推動2030年所有寶特瓶達到30%的再生料使用。在全球限塑與品牌大廠的帶動下，使用後的塑膠將不再是垃圾，「塑膠綠金」是可用的資源，更將帶動嶄新的商業模式。
一項發表在《Science Advances》的研究報告，針對1834~2009年美國加州聖塔芭芭拉沿海地層，進行微塑膠沉積物的歷史變化分析，發現層中的塑膠正好反映了過去70年中，塑膠產量的指數成長變化。研究人員更認為，在繼青銅和鐵器時代之後，塑膠層可以用來標記人類新世紀的開始，未來歷史有可能將我們生活的年代命名為「塑膠時代」。「國際限塑政策及產業因應」一文，從國際限塑的範疇與影響材料發展的趨勢，以及限塑/減塑政策驅動下國際大廠的因應策略，觀察到減少傳統塑膠之用量已然成為各國政府重視之項目，也提出限塑政策下產業重新思考與探索可能解決塑膠危機的方法，以全面了解國際限塑對於產業的影響與國際大廠的材料發展趨勢。
因應全球限塑政策的推展，生分解塑膠的使用為減緩一次性塑膠對於環境衝擊的主要方法之一。生物可分解材料可在使用後於堆肥或特定環境下，分解成二氧化碳和水並進入生物循環，在不易回收再利用的食品包材及農膜等應用具有極大的市場商機。「生分解材料的專利分析與發展趨勢」一文針對國際大廠在生分解塑膠之專利佈局，解析生物可分解材料的技術趨勢，以協助國內產業及研究單位進行相關技術之發展規劃。專利分析顯示，國際領導廠商在聚酯組成設計與合成、複合高分子混摻，以及製品加工技術等進行大量的布局，但在功能性助劑開發以及兼具應用物性與可調控分解速率的生分解材料技術仍具有專利空間。
循環經濟已是現代顯學，我國在塑膠回收的執行成效具全球領先地位，回收率已經接近60%，目前大多仍是以物理回收方式處理。大豐環保為國內PE、PP回收處理大廠，「從經濟推動循環－消費後再生塑膠高質（值）之路」一文，分享該公司如何藉由開發O2O平台回收App—zero zero，鏈結物流、民眾、企業、回收商，提升回收效率及回收意願，創造再生塑膠新生命。對於塑膠廢棄物處理這全球頭痛的議題，從危機到轉機，運用綠色材料應用服務之橋梁角色，以專案形式協助客戶完成各種循環經濟產品開發，不只實踐循環更開拓新商機，更因此將廢棄塑膠再利用推廣進各大品牌，提升材料品質更提升材料價值。
輕量耐用的塑膠帶來生活便利，然而隨手丟棄與掩埋流失的塑料卻造成環境永久且重大的危害。全球塑料回收率僅有12%，大多以物理回收為主，過程包括清洗、粉碎、造粒等。由於物理回收無法去除添加劑如色料、抗氧化劑等成分，且經過多次加工再製易造成塑料劣化，回收後的塑料通常只能降階使用。而因應未來對於再生料源的大量需求，僅依靠物理回收仍無法滿足，於是全球大廠開始投入化學回收再生技術開發，使回收塑膠可轉化為更有價值的產品。「化學回收產業趨勢與應用」分上、下集介紹聚酯、聚氨酯、聚醯胺及聚醯亞胺的化學回收技術的發展，將消費後的產品轉化為單體或寡聚物原料，再藉由聚合可得到特性如新的產品，不僅可處理雜質率較高的回收塑料，更得以擴大塑料再生的應用範疇。
材料產業在軌道車輛的機會
軌道運輸具節能減碳特性，是推動公共運輸發展重要一環，也是共享經濟理念下最有效的都市發展策略，所以國際各都市均選擇捷運或輕軌作為都市發展骨幹運輸系統。國內軌道建設也是政府前瞻基礎建設計畫的首要項目，預期效益在於提升資源流通效能、縮短區域落差，而建設期間也創造就業機會、帶動國內產值、促進產業轉型與升級。軌道建設概分為機電與土建兩部分。產業領域包含：列車輛系統、軌道系統、號誌系統、電力系統、維修機廠、站台售票系統。然而國內軌道產業無軌道機電設計統包興建能力，只能引進國外機電軌道系統，配合從事土建工程與基礎電力建置，形成多國系統互不相容，帶來軌道運行控制系統與車廂車體在營運後保養維護困難等問題。故藉由軌道建設帶動國內相關產業的效益尚有相當大的努力與成長空間。
「台灣軌道工業現況與發展機會」介紹台灣軌道交通與列車核心機電系統發展現況，包含台鐵、高鐵、捷運、輕軌等系統。首先探討軌道產業涵蓋的行業領域範圍與國內產業各領域技術的能力狀況以及產業發展困難點，例如：產業市場規模小、廠商資質與資格實績限制、無設計技術與驗證檢測單位能力。而政府協助國內軌道產業發展，提出推動改善國產化政策與相對應措施，包含制定通用規格以擴大規模需求、放寬資格認定以協助國內業者取得實績、採最有利標以簡化採購、盤點需求以創造市場、建立技術研究暨驗證中心、協助產業組織整合創新。而盤點近期國內軌道交通建設市場，其產值達兩兆，維修項目市場200億元，本文最後建議來台灣輕軌車輛國產化市場發展項目與衍生發展機會，包括輕軌車廂結構與部件材料、傳動及儲能系統等。
軌道車輛在安全、舒適、環保及可靠等訴求下，於材料選擇方面不斷精進且提升。金屬材料的傳統結構在各種服役環境中面臨諸多挑戰，複合材料因具有可塑性高、質輕、高強度、抗蝕、抗疲勞、隔震阻尼性、耐久性、可設計和易加工、具防火與低煙低毒、成本低等多種優點，近年來軌道車輛採用複合材料的案例愈來愈多。「國內外複合材料在軌道車輛領域之應用」一文指出，目前複合材料主要是用作車內裝飾、車體設備等非結構零件材料；隨著複合材料技術的進步，也逐漸地用於車體等結構件上，未來勢必將取代各種金屬材料在軌道車輛的應用，以提高軌道車輛的行駛安全性及舒適度。國內的FRP產業具有完整的上/中/下游垂直鏈及產學研分工/整合的水平鏈，在軌道車輛各種內/外裝件及週邊配套組件的應用，具備了設計、製造、測試/驗證的技術能量，績效有目共睹，成為我國複合材產業中表現出色的一環。
除了新系統建置外，軌道運輸長期的安全性也不容忽視。定期檢測、長期監測，為安全評估、維繫系統正常運作的第一步。國內軌道輸送系統密度高而乘載量大，軌道承托系統肩負著保持車輛在運行過程中承受各種不同方向力量之任務，確保軌道系統的平穩與安全，也是國家核心命脈的關鍵問題。「光纖量測技術在軌道承托系統安全監測上的應用前景」介紹光纖量測技術在軌道安全監測的應用，特別是用於承載軌道車輛運行，由鋼軌、扣件系統、道床等組成的承托系統，其項目包括：軌距、水準、高低、方向、平面性。光纖感測技術可根據不同的光學原理與設計，延伸涵蓋整個軌道路線並進行各種物理量的量測。文中介紹軌道承托系統在安全保障上的監測需求與光纖感測技術之發展現況；透過光纖應變量測對鋼軌幾何完整性進行監測，是未來安全保證的技術發展方向。
主題專欄
本期能源/儲能專欄報導「染料敏化電池技術深耕與產業化整線技術」，染料敏化電池可說是新世代的「光動能科技」，之所以是光動能，是因為有光就有電，只要約100~200流明的弱光環境，染敏電池就可以產生電力。染敏具有發電門檻低、可撓輕量化、低成本與技術100%掌握的優勢。打造從材料、模組、製程與設備的一條龍技術，目前工研院正攜手台塑公司進軍綠能產業，於沙崙智慧綠能科學城建立年產量12萬片的新一代染敏電池試量產線，並規劃未來量產的進行。從材料到設備製程等從上到下游的技術，完全由工研院與台塑公司包辦，不需仰賴國外，在成本、技術的掌握上可以做到完全自主。
智慧感測專欄「軟性混合電子技術於智慧紡織產品之應用」一文報導，全球高齡化加速發展，智慧化運動、照護、醫療等需求強勁，智慧紡織產品目前雖仍然以健身運動為主，但在應用上已朝醫療照護領域發展。運動健身重點在強健身體，可降低疾病發生風險，並且提升個人行動力與生活品質；在醫療照護用途，於人體臨床實驗標準較高，廠商也持續進行各項實驗開發，帶動國內發展更多元的健康服務和醫療照顧服務。衣服隨著人類需求功能不斷精進，在科技的發展下具有吸濕排汗功能，隨著健康意識抬頭及人口老化趨勢，智慧衣電子化紡織品潮流緊接而來，智慧衣可即時量測生理訊號及訊號穩定性，並且兼具舒適度和美觀性。因應商品長時間配戴，系統級封裝(SiP)元件並且整合可拉伸導線材料是未來之趨勢。工研院近幾年致力於開發與驗證面板級高精細度多層線路製程及軟性可拉伸系統級封裝整合技術，未來將應用相關技術於智慧紡織產品上。
市場瞭望專欄「全球及我國風力發電市場回顧及產業趨勢」首先概要介紹風力發電產品、產業範疇和發展歷程；其次，探討推動及抑制全球風力發電市場發展之因素；再者，回顧2018年全球風力發電市場狀況及風力機系統商競爭態勢，並分析風力機系統及離岸風電市場演進趨勢；最後，展開我國風電市場於2025年前之發展預期及產業動態觀察。
熱門專利組合推出工研院材化所兩類八項優質專利組合。「生物可分解材料應用專利組合」精選生質塑膠PEF合成與應用技術、腸溶及腸酵素可分解材料；「觸媒技術及相關應用專利組合」則包括燃料電池觸媒合成技術、DMFC電極觸媒技術、PEMFC觸媒技術、金屬觸媒技術及回收應用、奈米金觸媒技術應用、銠金屬觸媒回收與應用。材化所技術豐富多元，歡迎業界挖寶與材化所智權加值推廣室（03-5913737）聯繫洽談。
歲末年終，盤點一整年淬練的研發成果，本期加碼2019年「工研院材料與化工研究所亮點技術」特刊，精選全所約80項優質技術成果/平台，隆重推薦給讀者，歡迎各界參考指教，並敬邀攜手合作。