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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

309期2017年07月號

出版日期:2017/07/15

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工研菁英 展現臺灣跨域實力

撰文/劉麗惠 圖片提供/工研院

科技快速演進,驅動產業往前推進,包括循環經濟、綠色製造、智慧汽車等領域,都是未來不容忽視的前瞻議題,工研院日前公布工研菁英金牌獎,獲獎的五大技術在這些領域已累積豐沛能量,為臺灣產業轉型升級與提升競爭力,帶來強大能量。

工研院日前發表獲得工研菁英金牌的五大技術,工研院院長劉仲明(中)勉勵研發團隊持續建立在地產業化應用,並連結創新未來!
工研院日前發表獲得工研菁英金牌的五大技術,工研院院長劉仲明(中)勉勵研發團隊持續建立在地產業化應用,並連結創新未來!

作為國家產業與科技創新重要推手,工研院研發出許多新穎與前瞻技術,協助我國產業邁向升級轉型,日前公布的工研菁英技術,榮獲金牌獎的五項創新技術,即將對我國產業的未來發展,帶來很大的助益。

工研院院長劉仲明表示,一直以來工研院都因應科技與產業的變化,持續追求進步,尤其當今世界因為「雲」連結起來,再加上自駕車、機器人等智慧終「端」陸續到位,未來10到20年,ICT科技將與垂直行業全面融合,產業正進入一個急遽轉折的爆發點,臺灣如要贏得下一波商機,必須具備垂直整合的能力,因此各行各業都必須加速推動跨界整合策略,把過去在製造業累積多年的經驗,緊密結合於其他領域,並且找到適合的夥伴一起合作,相信可以在未來20年開創新契機。

劉仲明進一步強調,本次獲獎的五項技術,包括兩項深耕在地的產業化貢獻獎:「加成法微細電子線路綠色製造產業化應用」與「推動雷射加工設備國產化」;三項前瞻創新的傑出研究獎:「水性環保奈米撥水抗污塗料」、「奈米孔洞玻璃吸附材料」與「無失真投影光學分割技術」等,以跨領域垂直整合,讓臺灣廠商可以跟國際供應鏈有更深、更緊密的結合,進而展現全球更優勢的競爭力。


推動雷射加工設備國產化

有鑑於雷射技術當道,工研院以臺南六甲院區為基地,建立我國雷射加工技術與應用,至今已有豐碩成果。獲得產業化貢獻獎金牌獎的「推動雷射加工設備國產化」技術團隊,成功開發出國產第一台光纖雷射切管、異質螺絲雷射銲接、雷射五軸數位咬花、大尺寸雷射玻璃專用切割等設備,為建立雷射加工設備國產化,跨出非常成功的一哩路。

工研院雷射與積層製造科技中心經理李閔凱指出,近年來加工設備業者面臨很大的競爭,而由於雷射加工技術具有精度高、效率高、污染低、易數位化等特性,極適合應用於高值工業應用,因此加速我國加工設備商導入雷射技術發展高階組件與製程,成為廠商突破困境的重要方向。有鑑於此,雷射中心研發團隊針對產業需求,以「從無到有的技術自主,建立我國雷射設備產業」為方向,攜手廠商開發出涵蓋切、鑽、銲及表面處理的雷射加工光路自主模組技術,先後協助臺灣螺絲、管切、面板、半導體等設備廠導入,成功開發雷射設備。

例如,協助和和開發全球首部光纖雷射五軸管件切割設備、東捷開發硬脆材料雷射切鑽設備、南部螺絲大廠建立第一條異質螺絲雷射銲接產線,以及協助台勵福、統新、新代等廠商以聯盟方式,開發國內第一台雷射數位咬花設備,建立我國自主雷射加工設備能量。


加成法微細電子線路綠色製造技術

節能減碳趨勢當道,包括Apple在內的品牌大廠紛紛要求供應鏈廠商,必須建立符合永續地球的綠色製造生產,迎合此一趨勢,此次贏得工研菁英金牌獎的「加成法微細電子線路綠色製造技術」,突破現有印刷技術在細微導線的電性不佳及可靠度問題,成功為國內PCB大廠建立更環保節能的綠色產線,不僅可降低30%以上生產成本,更可減少50%以上碳排放量,維持我國PCB產業在國際市場的領先優勢。

「目前電子線路製作多使用微影蝕刻製程技術,耗費大量能源且材料利用率不佳。」獲獎的團隊代表、工研院機械與機電系統研究所組長許文通指出,為解決傳統微影蝕刻製程技術瓶頸,「加成法微細電子線路綠色製造技術」整合2D精密轉印技術、3D曲面雷射加工技術、前驅物觸發膠體材料及線路金屬化等關鍵技術與設備,可因應基板形狀進行線路產生、活化及金屬化等製程,完成於2D平面或3D曲面上製作微細電路的需求,取代微影蝕刻製程,最多可縮減82.6%的能源消耗量,且使材料利用率達95%左右。

目前,此技術已導入於軟性印刷電路板、觸控元件及天線等產品製作,並獲得智慧型手機、平板電腦等終端品牌廠的肯定,可見「加成法微細電子線路綠色製造技術」對於國內業者爭取國際訂單,可帶來很大的幫助。


水性環保奈米撥水抗污塗料

臺灣高溫潮濕、日照強烈,加上工業社會型態,空氣污染粉塵微粒夾雜嚴重,因此環保水性建築材料已成為市場主流。榮獲傑出研究獎金牌獎的「水性環保奈米撥水抗污塗料」,透過奈米微結構控制、疏水疏油分子介面改質與混合分散等技術導入,開發一系列水性奈米撥水抗污塗料,其防污、撥水、高接著與耐磨等特性,可直接塗佈於玻璃、陶瓷、木頭、水性油漆表面。

工研院材料與化工研究所主任蘇一哲指出,相較於傳統溶劑型疏水材料,「水性環保奈米撥水抗污塗料」能夠克服疏水材料於水中分散的相容性與安定性問題,並藉由自行分層排列,讓基材達到防水、抗污特性,同時藉由無機粒子導入,大幅提高耐候性、耐磨性、抗塵性等特色,目前已經與美國最大DIY水性塗料廠商Behr Corporation共同開發,導入其現有水性塗料產品,有效提升防污性與耐磨性,雙方並已在2017年共同獲得美國專利。

蘇一哲強調,「水性環保奈米撥水抗污塗料」獨特的抗塵特性,使其可以應用於遊艇、船舶等長期於水中使用的載具,提升MIT遊艇的國際競爭力與附加價值之外,也可應用於海上風力發電等離岸設備,提供長期、穩定的防水、抗污效果,對於創造我國產業新價值,具備很高的效益。

奈米孔洞玻璃吸附材料

循環經濟蔚為潮流,如何利用前端科技回收工業廢棄物,不僅可達到永續地球的善意,還可把廢棄物變黃金,創造國家經濟成長與帶動就業。工研院利用創新奈米科技,將面板玻璃轉化成「奈米孔洞玻璃吸附材料」,不但保有玻璃耐化特性,其離子交換、不對稱電荷和高比表面積等特性,對重金屬具高吸附能力,可應用於重金屬廢水處理,而且使用時不需前處理也不會衍生二次污染,重金屬材料本身可重複再生使用10次以上,對於我國產業開啟循環經濟商機,可望帶來很大的貢獻。

工研院材料與化工研究所副組長洪煥毅指出,經由「奈米孔洞玻璃吸附材料」處理之後的重金屬廢水,不僅可無害排放且可重新再利用,而被吸附的重金屬也可以經過脫附濃縮之後,精製為金屬原料重新應用,更重要的是,材料本身可重複再生使用10次以上,為全球首創技術,目前已於彰濱工業區電鍍專區進行實場化驗證,未來預期可以徹底解決國內外重金屬廢水和土地污染問題,同時解決廢液晶面板玻璃的去化問題,堪稱循環經濟環保新技術的典範,並入選2016全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)。


無失真投影光學分割技術

隨著車聯網時代來臨,智慧汽車被視為繼智慧型手機之後,未來最具商機的智慧載具,是以智慧汽車相關的創新技術與應用推陳出新,工研院在此領域也投入許多研發能量,「無失真投影光學分割技術」應用於「遠距浮空多屏抬頭顯示器」可以大幅提升汽車行駛安全,因此繼獲得2016全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards),也贏得此次傑出研究獎金牌。

工研院智慧微系統科技中心經理陳易呈指出,現行抬頭顯示器產品,影像常不在汽車駕駛的視線上,讓行車安全受到影響,因此工研院以微型雷射投影機為核心,再結合蝶式分光、複合式光學擴散片、光機轉置投影等多項創新專利技術研發出「無失真投影光學分割技術」,應用於車用HUD,可在駕駛視線前方兩公尺遠處投射26吋全彩寬幅多屏畫面,且亮度高達15,000流明,駕駛不用移動視線就可以看影像,也不需要在路況、螢幕之間反覆對焦,不僅滿足車聯網多資訊的顯示需求,亦可提供汽車駕駛更便捷、更安全的抬頭顯示器。

毫無疑問,在綠色製造、循環經濟,智慧應用等相關技術加速發展之下,世界正加速朝向永續、智慧之路邁進,於此之際,工研院也不斷整合院內外資源,發展前瞻技術並建立產業化應用,希冀把龐大院內研發能量與在地產業連結,攜手產學研連結未來,共創新價值。

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