范淑櫻編譯
被籲為世紀夢幻材料的奈米碳管(CNT)在2021年適逢發現30周年，受到延伸關注的石墨烯(Graphene)在近15年也成為熱門的研究主題，這些同為碳同素異構物的奈米碳材料(Nano Carbon)以其多重特殊性質被科技界寄予厚望，可望為未來的科技帶來許多突破性的應用，甚至顛覆現有的科技，進而成為21世紀的關鍵材料之一。
奈米碳材應用廣泛，具有龐大的潛在市場價值，加上可能創造的技術革命，吸引全球企業爭相投入研發。日本在奈米科技此項尖端技術領域，擁有世界首屈一指的技術能力，而在奈米碳材領域中更是領先全球，在推展奈米碳材實用化、產業化的進程中，隨著合成技術、分散/分離技術發展的演進，今後奈米碳管、石墨烯等奈米碳材料的用途開發亦將有急速發展。
日企積極開拓CNT創新應用市場
雖然奈米碳管發現國–日本在奈米碳材料領域的存在感有所下降，但日本企業仍積極在該領域佈局。其中Zeon即計畫透過以Super Growth法製作之量產型單層奈米碳管(SWCNT)開拓創新應用市場，且世界首度以Super Growth法量產的製造廠目前已在營運中，觸媒效率為既有製法數百倍，且可低成本生產。Zeon的單層奈米碳管具有長度較長、比表面積大、高純度等特徵，並擁有直徑3～4 nm、長度數百μm的極大長寬比。比表面積也達到800 m2/g以上的高水準，純度亦有99%以上。另具有依捲曲形式可形成導體或半導體的獨特性質。
Zeon計畫活用其擅長的橡膠複合技術，在電池、半導體相關構造材料及健康醫療等領域廣泛展開單層奈米碳管的用途開發，目前已有可在高溫條件下維持形狀、強韌性、高安全性之圓形墊圈達到實用化，另有片狀熱界面材料、SOLAR CARD(超小型薄型太陽電池應用)等應用提案。此外，Zeon亦針對過去難以達到的創新用途進行客戶端的開發支援，例如利用可撓式導電複合材料的感測器或波力發電、活用高比表面積的酵素生質電池、做為熱電轉換元件利用於獨立電源之監測裝置、超高容量鋰空氣電池等。近期則利用自行開發的人工智慧(AI)進行材料的構造影像解析，以及高速、高精度的物性預測，期促進單層奈米管的用途開拓。
大阪瓦斯(Osaka Gas)則是以多層石墨烯開拓在熱傳導/散熱用途、潤滑用途的應用。該公司於2018年確立了一項在添加剝離輔助劑的水中將石墨從數層剝離至數十層的多層石墨烯製造技術，產品兼具物性與成本效益，並可以水分散液、粉末等方式供應。此外，大阪瓦斯活用在光觸媒塗料、生質複合樹脂等領域培育的表面處理技術，可賦予多層石墨烯與水、油、樹脂、橡膠等對象混合時所需之分散性，藉由改善奈米材料分散性的弱點，提升多層石墨烯的利用便利性。
大阪瓦斯的多層石墨烯具有高分散性、高純度、高長寬比，故能發揮優異的熱傳導性，且在碳中和議題之下，熱傳導/散熱用途對於多層石墨烯的需求亦相應增加。另外，除了可與樹脂混練之外，亦可做為塗料使用，塗佈之後熱能以平面(In-plane)方向擴散，達到輻射散熱、降低整體溫度的效果。若應用於電動車、攜帶型電子機器、LED照明零組件，將可避免過熱、降低運作溫度，進而確保機器性能、安全性及長期耐久性，實現省能源之效果。
另在潤滑脂(Grease)等潤滑用途方面，已確認負載越大，摩擦、損耗可以減少的越多，可適用於風力發電等大型設備，以及小型、負載集中的軸承、旋塞等滑動組件。除此之外，多層石墨烯兼具提高樹脂/橡膠強度、吸收電磁波、導電等優異的物性，今後大阪瓦斯亦將朝多樣領域展開推廣。
日本觸媒擁有豐富的氧化石墨烯製品群，包括水分散型、有機溶劑分散型、還原型等3大類，預期2022年度旗下氧化石墨烯產品將獲得正式採用。為了產生導電性，水分散型或有機溶劑分散型的氧化石墨烯塗佈於薄膜等基材之後須予以加熱，唯加熱溫度高達200～400℃，促使部分種類的基材受到損傷。而還原型氧化石墨烯最初即具有導電性，但一般將氧化石墨烯分散於溶媒的狀態進行還原時，含氧官能基脫離而形成疏水性，進而產生---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。