2013東京奈米及聯合展概述

文: 陳政雄 董事長
 
      日本科技對半導體、光電及3C電子產品的製造，因到已某些競爭的極限，他們有意研發方向，變更到更俱有未來導向及前瞻性的材料科技，像日本在精密陶瓷的研發上、應用上有非常獨到地方。四、五十年前德國NSU公司發展出一種「溫克爾旋轉引擎，沒有活塞和氣缸，而是用三角形的轉子在上下兩個半圓氣缸體裡旋轉，卻一直無法商用運轉，直到日本東洋工業把鋼質轉子上的氣密條(如活塞的活塞環)，採用京瓷的超硬耐久陶片，才能生產出使用溫克爾轉子引擎的車輛來，俱有強大馬力及性能。3M公司發明無水平版，結果日本Toray公司買下專利，在矽膠及油墨用心研發之下，無水平版印版至今仍是東麗公司獨家生產，而美國Presstek有DI無水版材，但成本很高沒有太多競爭力。日本及德國在奈米科技上，幾個研究單位、大型公司已投下龐大研發計畫，而且都有斬獲，元月29日在日本新大谷飯店的一場兩國奈米碳管(CNT Cabon Nano Tube)的論壇上，有不少令人印象深刻的研究，涉及領域實在太寬廣，本文僅略作概述論壇及奈米諸展的發展部份項目。

       目前使用新一代複合材料在航空、車輛、運動器及其他器具上，大部是使用碳纖維或玻璃纖維材料，而碳纖維材質仍會斷裂折損，而且恢復彈性不如記憶合金的優秀。奈米碳管不論單層、多層碳管，加入鋁材、塑膠之後，可以用很輕薄材料，承受極大的外力仍然很輕鬆的彈起複原，採用在新一代賓士S系列前面葉子板只有1.9公斤，可承受二、三十公斤重球打擊下，可以凹下又彈回不損傷，強度高，耐性強。Bayer拜耳和瑞士研究單位，造一架翼展69公尺又很輕量的太陽能動力飛機，也因輕量的材質應用，不用一滴油，從義大利飛過阿爾卑斯山高峰跨國到一千多公里外的比利時降落。使用牛狀奈米碳錐，加入油漆、塗料，可以是加工、塗佈表面更光滑更堅固，不易磨損。未來材料科技上，奈米碳管肯定有很大的地位。像使用奈米碳管做軸承，可以防酸鹼，而且部用潤滑、耐久性更好，風力發電機的軸承，目前在找到奈米碳管在耐磨、耐極壓及潤滑條件惡劣下，比金屬軸承更俱有長久不用保養效果。奈米碳管在能源科技的太陽能發電及碳管間儲存電子，成為蓄電池的研究也逐步成熟，而日本把奈米碳管加入纖維裡，製成可以加上電壓產生電熱的碳管紙加熱片也已經商用化。至於奈米銀的防菌、導電作用，在不同的印刷方式，網印已十分普遍，而凹印利用熱雷射雕刻10~30μ的凹版印紋，在凹印機上轉寫印刷出觸控面板，Komori也介入其中，Think Lab在製版上提出有效的極微細製版方法。在奈米銀之外、奈米金、銀、銅的導電材料，在印刷手段、噴墨分佈方面，都已高用化。SIJ公司的氧氣幫浦推動極微細的1pl墨滴小一千倍的1fl級的顯微電路噴列，為未來不用無塵室的電子製造、微小結構3D製造又立下新的一頁。

        而奈米碳管塗佈層另一項可防護輻射線的功能，也被發現而可以加以應用。目前觸摸鍵生產中，很多可導電透明材料、導電塑膠膜的製造。車輛、建築物玻璃的斷熱塗佈料，使用超微細的陶瓷粉，可以有80%透光率、50%左右的IR紅外線阻斷效果。富士軟片兩年前奈米微結構做濾材、醫療支持體可為人體吸收及各種觸媒用塗，奈米粉體做出女性高吸收性化妝品也很成功。而今年又展示十種不同奈米研發成果，如奈米魚油EPA、DHA、可以比一般非奈米油，多3倍的吸收效果，奈米空間濾鏡，如何使公司由精密化學塗佈的軟片製造，又往奈米顏料，噴墨及其他領域發展，富士軟片公司轉型比其他以前同業更穩步往前發展。奈米材料的量測及攝影成像，這都是在光波頻譜波長更短的物體，其尺寸大小及結構體，都可以利用這些極為細微的量測工具，知道奈米粉體或粒子的直徑大小，有的更進一步用電子顯微鏡，在不同紫外光或更短X光、電子射線上，去攝影或用CCD去成像，進一步知道這些奈米材料的結構及特殊性。很多物質到奈米尺寸下的分子，其性狀、顏色及導電性，都有很大的改變，一些細菌的外面包覆層，在奈米材料很尖銳刺針狀表面，受到穿刺而把細胞膜刺破，產生滅菌的效果，若沒有這類量測數據化及微攝影工具，很多理論只知然不知所以然的推論而已。今天很多薄膜表面除了塗佈加工，使它俱有抗UV、抗IR紅外線，或光澤性、霧面性之外，有的更有全息的干涉波結構，也是深微米、接近奈米科技。而LCD或見CCD感光元件，基本上都要做像素上的色彩區分功能，因此微塗佈、微印刷、微噴墨的RGB彩色濾鏡的配置，也成為今天後重要顯學，為聚光在CCD上做出凸鏡，來增大光線集中在每一個CCD受光量，這種微壓鑄的加工，鑄模也由像Think Lab的熱雷射雕刻設備來完成的。網版印刷展示在食、衣、住、行、育、樂等各方面，尤其由食物中萃取可食用色素加工成印刷墨色或是噴墨墨色，更可在食物上做文字、彩圖影像列印，創造出新的用途。

        在電子印刷方面，網版已建立很好的工作績效，但有些網布要有精確性和耐印性，不銹鋼網布很符合這兩個條件，但金屬線沒有彈性，而且鋼線和鋼線交會處凸起太高，所以不利刮刀的行進及感光膜的厚度降低，必須很厚才能包覆又不利於製版的解析力。而日本NBC網布，有很好的複合兩種材料合成纖維絲，表層堅硬、中芯俱耐久彈性，發揮安定性、耐用性，而且因絲線彈性也使網布比較薄一些，不會在經緯交會處出現高起鼓凸現象，但這一些改善，有一天用噴墨科技也將全面取代精細網版印刷，而且有更好的列印精度。
       印刷一詞在電子、光電、太陽能、裱膜、塗佈、表面加工；精細印刷或品檢工作，都可以傳統印刷設備改良再深化，去達到微米精度的要求，而再往加工材料更是朝向奈米級去發展，相輔相成，在產業界有一句話，沒有不景氣，只有不爭氣，今天老是做昨天會做的技術和服務而已，那麼注定這個企業將要留在歷史裡。