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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

323期2018年10月號

出版日期:2018/10/15

正方形 Icon 非常CEO Startups

戴清智 打造超高效率中空纖維吸附材料

撰文/何湘琴

純萃材料董事長兼總經理   戴清智
純萃材料董事長兼總經理 戴清智

東北季風吹起,北方的霧霾隨著冷空氣吹向台灣,飄進人們的呼吸道。空污威脅使得空氣清淨需求大增,工研院新創公司純萃材料董事長兼總經理戴清智,結合中空纖維膜與吸附材料優勢,首創「中空纖維吸附材料」,不只為產業處理微污染,提升製程良率,最終目標是向空污宣戰,為防止氣候暖化貢獻心力。

要得到顆粒均勻細緻的麵粉,可用細網過篩,但如果要把水中的鈣鎂等礦物質去除,讓硬水變軟水;或將排碳大戶排出的二氧化碳收集再利用,讓空氣更潔淨,能用什麼方法呢?現代過濾與吸附技術經過多年的努力,打造效率高、耗能低、速度快、壽命長的膜/材,成為吸附技術的終極目標。

成立於2017年的純萃材料,看準全球對環境永續的重視,以研發達18年的「中空纖維吸附材料(AuraMat®)」為核心技術,是全球第一個結合中空纖維薄膜與吸附材料的吸附材,該材料獨特的珊瑚多孔結構,創造出超高比表面積,不僅吸得多、吸得快,耗能也比傳統吸附材更低。

顛撲吸附原理 打斷手骨顛倒勇

戴清智正是這項革命性材料「中空纖維吸附材」的發明者。成功大學環工系畢業後,戴清智於2002年前往在材料、環境與化工領域素負盛名的英國巴斯大學(Bath University),攻讀化工博士,從那時起他就投入了中空纖維吸附材料的研究,一路走到現在。

「吸附材主要用於氣體吸附純化、水質清淨,當時實驗室另一研究領域為中空纖維薄膜,主要用於氣體分離與廢水處理,」戴清智說,但傳統顆粒型或蜂巢結構吸附材,吸附阻力大且表面積低,吸附效率不足;中空纖維薄膜雖然輕、模組化容易,卻只能拿來分離過濾,「如果能讓吸附材與中空纖維膜合而為一呢?」戴清智突然靈機一動。

當他向指導教授提出,希望結合兩者時,無論是教授或實驗室同儕都不看好,不約而同對他說:「你瘋了嗎?」戴清智解釋,主要是這兩種型態材料的結合,有相當大的難度。「薄膜材料黏度低,主要是液體;傳統吸附材料黏度高,呈現膏狀,兩者要融合的確不易。」

戴清智花了1年的時間,經過無數次配方、黏度的調整,才成功將兩種型態材料結合成型,當他把好不容易成型的材料拿來做首次氣體通過測試時,發現「竟然吸不到任何氣體」,不過戴清智沒有氣餒,反而加深了他繼續探究的決心。
「我在顯微鏡下反覆檢查材料的微結構,才發現液態材料把孔洞都塞住了,難怪吸不到東西,」戴清智說,為了打造理想的珊瑚狀樹枝結構,他投入製程研究,曾經有2、3個月,戴清智整日埋首實驗室,用不同的配方與燒結溫度持續嘗試,成型後再檢查結構,「可能因為長時間看顯微鏡,有一隻眼睛還受了傷。」

一生懸命 打造夢想吸附材

鍥而不捨的努力之下,戴清智終於成功研發出理想的「中空纖維吸附材料」,跌破教授與同學的眼鏡,也獲得2005年英國皇家學會(Royal Society)的創新獎項(Brian Mercer Award for Innovation),進而催生了新創公司n-PSL(nano-Porous Solutions Ltd.)。然而,為了照顧年邁父母與對故鄉的思念,戴清智選擇賣掉n-PSL股份,回到台灣再出發。
2011年戴清智加入工研院,成立「多孔材料與技術研究室」,持續他在中空纖維吸附材料的研究。他建立中空纖維平台、將該項技術應用於除濕、去除有機揮發性氣體(VOCs)、捕捉二氧化碳等,並進行產品開發與驗證。
6年來,「多孔材料與技術研究室」累積了許多中空纖維材料的平台能量和應用,「如果不走向商業化,材料與技術都走不出去,」戴清智決定帶著自己的發明背水一戰,邁向新創之路,成立純萃材料,也獲得防潮箱品牌「收藏家」的台灣防潮科技投資。

高吸附率低能耗 除濕淨化都拿手

戴清智對自己的技術充滿信心,他表示,中空纖維內密布微孔洞,相較於傳統吸附材料,能捕捉更多二氧化碳等氣體,吸附能力為顆粒型材料的4倍,使用者不用一直更換材料;其次,脫附原先吸附氣體的速度快,較顆粒、蜂巢結構分子篩、吸附輪快2到3倍,再生耗能低;用久不粉化,沒有粉塵,不會造成二次污染;中空纖維材料輕量不占空間,組成系統設計更具彈性。

目前中空纖維吸附材主要應用於有機揮發性氣體與微污染的去除。戴清智舉例,晶圓廠清洗製程中用到的溶劑,會產生如異丙醇(IPA)或丙酮(Acetone)之類的揮發性氣體,影響製程與良率,現行活性碳的吸附效果不夠好,每1~2週就要換耗材。換成中空纖維吸附材後,吸附效率為活性碳的10倍,1個月才需更換,且中空纖維吸附材可連續再生使用,能使業者成本大降一半;吸附的異丙醇或其它揮發性氣體還能脫附回收再用,符合循環經濟趨勢,客戶包括國內晶圓廠與中國大陸的石化相關業者。此外,純萃也提供中空纖維吸附材與模組給系統整合業者,透過客製化系統及工程設計,進一步導入國內各大石化公司。

除揮發氣體外,中空纖維吸附材還可吸附水、二氧化碳,廣泛應用於水處理、除濕、氣體純化與空氣清淨領域,走進純萃材料的產品展示間,已有多台造型新穎的吸附式除濕機、食物乾燥機雛形,顯示戴清智切入終端產品市場的宏大企圖心,未來碳權交易上路,二氧化碳捕捉的商機更是不可限量。

邁向創業之路,讓原本埋首研發的戴清智也坦言「學習不少」,許多廠商藉機合作,其實是為取得配方試圖模仿,「反而自己培養出競爭對手。」純萃材料今年進駐竹科,除了辦公場域,還涵蓋了生產製造空間,就是為了確保配方不外流。

商業競爭在所難免,但讓戴清智最感慨的就是常被客戶問到「有沒有國際客戶?」他有感而發:「台灣的廠商應該要對國人技術更有信心。」戴清智深信,中空纖維吸附材料將為吸附材料市場帶來一場新革命,最大的心願就是帶領台灣產業走在技術最前端,引領國際風潮。

中空纖維吸附材料是全球第一個結合中空纖維薄膜與吸附材料的吸附材,獨特的珊瑚多孔結構,創造出超高比表面積,不僅吸得多、吸得快,耗能也比傳統吸附材更低。
中空纖維吸附材料是全球第一個結合中空纖維薄膜與吸附材料的吸附材,獨特的珊瑚多孔結構,創造出超高比表面積,不僅吸得多、吸得快,耗能也比傳統吸附材更低。

中空纖維吸附材能廣泛應用於水處理、除濕、氣體純化與空氣清淨領域,目前已設計出造型新穎的吸附式除濕機、食物乾燥機,未來商機不可限量。
中空纖維吸附材能廣泛應用於水處理、除濕、氣體純化與空氣清淨領域,目前已設計出造型新穎的吸附式除濕機、食物乾燥機,未來商機不可限量。

業師觀點 邁向高競爭力的純萃材料

國立清華大學科技管理研究所教授兼清華EMBA執行長 丘宏昌
國立清華大學科技管理研究所教授兼清華EMBA執行長 丘宏昌

撰文╱國立清華大學科技管理研究所教授兼清華EMBA執行長 丘宏昌
一間具有持久競爭優勢的公司,必須具備以下這4個條件:首先,這家公司的產品或技術,必須讓目標顧客或使用者認為其具有「高價值」。純萃材料的核心技術「中空纖維吸附材料」,能捕捉更多二氧化碳等氣體,吸附能力為傳統顆粒型材料的4倍,且使用者不用一直更換材料;換句話說,這項產品或技術更能節省資源且應用更方便。以上述條件來看,純萃材料只要售價合理,事後無衍生問題與太多的處理成本,應可讓顧客認為其具有更高的價值。

要提醒的是,B2B與B2C市場重視的價值面向是不同的。B2B在意的較集中於「理性」的功能或效能提升;至於B2C,除了功能面外,往往更注重「情感」或愉悅的體驗情境與使用感受。

其次,該公司的產品或技術在市場上必須具備「稀有性」,這同時也是判斷是否具有競爭優勢的重要環節。純萃材料必須要有其獨門的技術,或是可用創新方式創造獨特的產品,如此才能凸顯「稀有」的價值。

第三,該產品或技術要讓競爭對手「不易模仿」。關於這一點,純萃材料應該仔細思考,究竟該透過何種方式才能保持競爭優勢。一般來說,有幾種方法可參考使用,例如透過營業秘密或專利的保護,使對手不易快速跟上;或者,純萃材料有把握技術能進步得比對手快,跑在對手前面;抑或整合其他獨特資源、關鍵夥伴,加大對手模仿的困難度;亦可透過快速成長達到一定的經濟規模,對手不易跨過門檻,進而建立行業標準等。透過以上種種或其他更多的方式,將促使公司的競爭力提升到另一境界。

最後一個條件,則是公司的產品或技術在市場中具備「不易取代」的地位。這部分主要是擔心其他不同產業或其他技術的公司,其所發展出來的產品更能滿足目標顧客的需求,使得自家公司的產品或技術被繞了過去,產生不利的競爭地位。

一間成功的公司,必然是歷經種種挑戰而更加成長茁壯。衷心期盼純萃材料這家具有關鍵技術的新創公司能持續成長,邁向真正的巔峰。

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