方聖予 / 工研院材化所
Metal Japan為日本高機能材料週活動中重要的一環，該展會聚焦於精密工業中不可或缺之高機能關鍵材料及回收技術，並包含了廣泛金屬材料和相關設備，如鋁、銅、鈦、鎂、稀土、稀貴金屬與鋼鐵等，及相關加工、測試和分析設備等，是高機能先進應用材料相關領域之國際級展覽，規模堪稱日本最大。本文將介紹幾家公司的展示內容，尤其著重在國際金屬材料指標大廠—大同特殊鋼的最新成果。
電磁波吸收材料
大同特殊鋼今年主要集中在車用領域之材料，特別是電磁波吸收材料方面，也推出許多產品。隨著電動車先進市場崛起，先進駕駛輔助系統(ADAS)逐漸普及下放，毫米波雷達市場自2018年開始即迅速增長，而在2020年和2022年，歐洲、日本和美國陸續將自動緊急煞車系統(AEB)列為新車的強制標準配備，這也將成為毫米波雷達市場擴展之主因。
毫米波雷達具有不同的規格和應用，其主要規格包括24 GHz、77 GHz和79 GHz。最早開發的為24 GHz頻段，應用於短距離測距；77 GHz多用於中長距離應用；而毫米波雷達因設計關係，需在有限空間內放入高度集成元件(Monolithic Microwave Integrated Circuit; MMIC)。除了散熱議題之外，射頻雜波容易在內部發生共振而干擾雷達運作，也須搭配合適之電磁波吸收材料，預防共振及抑制耦合現象，所以也進而帶動週邊電磁波吸收(EMI)材料市場。電磁波吸收材料是一種混合磁性或電性吸波劑與高分子基材(如PBT、PA6等)，透過特殊比例設計而成的材料，可降低其他入射電磁波的反射、散射和透射的能力。其訊號衰減性能如圖二所示，可有效抑制高頻元件的電子雜訊並消除金屬表面波，避免集成電路之其他晶片相互影響。
圖二、大同特殊鋼(Daido Steel)電磁波吸收材料性能
多孔金屬材料
長峰製作所(Nagamine)本次展示多孔金屬材料，材質非常多元化，如SS316L、Ti、Cu、Ag等皆可製備多孔結構，規格可依照孔徑大小及孔隙率進行分類，詳細規格如圖六所示。其多孔金屬材料之主要應用為燃料電池之氣體擴散層(Gas Diffusion Layer; GDL)，氣體擴散層主要將燃料氣體以擴散之方式均勻分散，故須具備良好之電子傳導性，以及能夠快速地排出電化學反應時持續產生的液態水等功能。此外，還要具備長時間熱與壓力之尺寸穩定性，並具有氣體通透性，提供電子傳導、氣體擴散、排水通道、支撐觸媒層及收集電流，目前一般使用經疏水處理過的碳布(Carbon Cloth)及碳紙(Carbon Paper)，以碳纖維編織而成，但強度及耐用度往往是其弱點。使用金屬材料作為氣體擴散層雖可改善此問題，不過燃料電池之使用環境具腐蝕性，故尚未完全取代碳材。長峰製作所之金屬氣體擴散層具有特殊防蝕處理，除了可應用於燃料電池之氣體擴散層，也可作為吸附材之金屬有機多孔骨架(Metal Organic Framework; MOFs) /載體(如圖七所示)，具有極大的比表面積與孔洞體積，可搭配各式吸附劑或觸媒使用。在分離、吸附、催化、光電、醫藥與能源等皆有極高之應用價值。
圖七、長峰製作所(Nagamine)多孔金屬材料應用示意圖
金屬再生技術
目前國際金屬再生技術，常以化學濕法冶金及物理火法冶金技術為主。濕法冶金技術常使用有機/無機酸，搭配萃取劑、基質改善劑、稀釋劑等選用及製程設計，經溶媒萃取處理後，取得單一或複合高純有價金屬；而物理火法冶金則常搭配精煉純化技術，將廢鐵、廢鋼等廢棄金屬以高溫重熔或搭配分離造渣製程設計技術，製備高純再生金屬，具有批次處理量大、原料彈性高及流程相對簡單之優勢。然而，不論傳統濕法或火法冶金，都以破壞原材料之晶體結構，將有價元素分離提純，製成前驅物後再還原成金屬，雖可達到資源循環之目的，但整體程序相對複雜也耗時，易有廢酸液或高碳排及耗能等疑慮，故在國際淨零減碳政策趨勢推動下，相對低碳之綠色金屬再生技術則逐漸受到國際重視。
東洋硬化(Toyokoka)所展示之金屬再生技術(圖八)，有別於常規之化學濕法冶金及物理火法冶金技術，主要以物理性之表面處理技術為主，如表面研磨、表面切削、鏡面切削、旋削加工及熔射加工等，可針對使用環境良好，表面無過度耗損之汰役軸芯、套筒等金屬(銅、鉛或其他合金)管件表面損壞區域進行再生處理，因有些汰役機密機械，其內部零件狀況仍非常良好，僅需表面整新處理，無須進行全回收處理，即可獲得 ---以上為部分節錄內容，完整資料請見下方附檔。
圖九、東洋硬化之金屬再生產品