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技術介紹
  • 材料設計快速篩選應用平台
  • 可熱塑循環工程塑膠與中間體技術
  • 可再製耐高溫彈性體技術
  • 熔融態高分子
  • 生質材料
  • 奈米導電碳材

從材料研發的國際趨勢評估,例如美國AMP計畫提出MGI(材料基因組),整合理論計算、實驗驗證與數位資料庫,加速新材料開發,波音/杜邦/Dow Chemical/康寧/福特/通用均已導入材料模擬設計。日本政府透過NEDO推動「高機能材料設計平台研發」計畫,提供高分子材料物性設計與結構模擬技術,日本汽車(豐田)/高分子(旭化成)/特用化學(三井化學)等公司都已導入相關材料模擬技術進行研發應用,高分子材料產品研發已朝向這趨勢發展,國外指標性大廠,都已經大量使用在材料開發與研究議題。

      整合電腦數值運算與跨領域學理的多尺度模擬設計平台,可通用廣泛使用在針對各類高分子、共聚高分子、混合高分子、高分子複材、高分子溶液、膠體粒子等之材料結構、型態、熱力學、流變黏彈性、機械等性質預測。可專門設計用於高溫熱塑彈性體材料設計;類金屬PPS工程相關材料設計與模擬研究。發展循環新材料快速篩選與設計技術,以高分子材料物性設計、微結構型態與加工流變模擬,開創高性能創新產品,縮短新材料開發時程,帶動國內企業導入材料模擬設計,加值製造產業鏈。

服務項目:

委外研究

1.  電腦輔助材料設計與分析:

      任何跟材料研究有關的主題,舉凡奈米、化合物、混合物、高分子聚合體、熱塑與熱固交聯、有機無機化學等,工研院多尺度團隊均可接受客戶委託,利用最先進的量子、分子力學與分子動力學、流變動態模擬、界面與分散構造等軟體工具,搭配各種特殊特用資料庫,在高速電腦上協助客戶完成所需材料特性的設計或篩選,預測特定混摻後的物性變化等。適用於原子、分子、高分子、介觀尺度(mesoscale)、介觀型態結構與巨觀性能(物性、加工成型性、附著性與機械強度)等各種尺度模擬與材料設計技術。

2.  新材料物性開發技術:

      輸入化學結構,可預測熱學、光學、電氣、化學、機械、加工等90餘種高分子材料物性、預測準確度 ≥ 95%,系統篩選速度 < 1小時。本技術是一種快速預測材料開發的輔助工具,可快速上手,友善的軟體操作畫面,簡單輸入單體結構或分子式結構,快速預測溶劑、單體、小分子、寡聚物、添加劑、分散劑、高分子、共聚高分子的材料物性。

可快速預測的物性列表:


聯絡人:黃天榮/前瞻材料基磐技術組

Tel:      03-5915330

Fax:     03-5830239

e-mail: tjhuang@itri.org.tw

因我國為紡織、ICT/ET與汽車工業之主要生產國,近年來隨產業發展,環保濾材/ICT/ET品級膜材/汽車元件輕量化應用需求之大增,國內目前所欠缺最關鍵之PPS製造技術,材料供應皆仰賴美日供應商。目前國內雖有生產各式芳族單體原料,惟仍欠缺PPS素材之分子設計/green精密聚合/微結構解析,精密流變製膜/抽絲加工及評估驗證等系統化技術。PPS之原料單體為芳香烴材料,透過無鹵聚合製程設計,可以協助我國石化產業朝高值化來轉型。透過PPS素材之分子設計/精密聚合/微結構解析,精密流變製膜/抽絲加工及評估驗證等系統化技術以開發射出/膜/纖維品級用PPS green聚合製程工程塑膠材料,並結合下游應用端產業驗證評估測試系統,以為產業化落實的基礎。

     環保安全產品與可循環再製是未來產業發展重要趨勢之一,為了滿足此趨勢新材料需具有高耐熱性、耐水解物性且無毒性結構,方可降低材料回收再製過程材料裂解的程度。目前熱塑聚氨酯材料由於耐熱性與抗水解性質仍不足,無法應用於耐水解/低吸濕戶外運動器具、蒸煮消毒的醫護器材、以及可回收再製的鞋材。而藉由關鍵中間體導入,可改善聚氨酯耐溫、耐水解性,有機會發展適用於上述應用的新材料。透過高效能觸媒與綠色製程技術,以國內生產過剩之大宗化學品或製程副產物為原料,發展聚酯產業優化轉型、升級發展所需之關鍵化學中間體。推動類金屬新材料化工製造大廠參與我國航太產業,強化供應鏈體系及類金屬新材料自主性,可引導廠商成立新事業部,生產綠色製程類金屬新材料之供應者,應用於國防輕量化元件、智慧機械/綠能風電結構件及環保耐高溫濾材,提升下游多層次加工產業價值。


聯絡人:蔡豐任/高分子研究組

Tel:      03-5732577

e-mail: itriA50201@itri.org.tw

動態交聯熱塑性彈性體 (dynamically vulcanized thermoplastic elastomer或簡稱為TPV) 是一種由橡膠和熱可塑性塑膠所共混,並再歷經橡膠之動態交聯反應後而形成的複合物。由於TPV材料具有優異的抗化學和抗磨損等特性,故已廣泛被用來取代傳統天然橡膠與合成橡膠。此外,TPV又具有熱可塑及可回收之特點,目前也被用來取代傳統熱塑性塑膠,如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等,因此被視為高附加價值與具有可節能減碳且符合循環經濟的產品。

      開發耐熱/耐油/輕量化TPV,取代傳統高價且不可回收的硫化特殊橡膠,從橡膠改質、相容劑合成、動態交聯技術、試量產製程、產品應用驗證,協助升級國內傳統產業,進入高技術門檻、高毛利、高差異化的藍海市場。


聯絡人:吳晉安/高分子研究組

Tel:      03-5732499

e-mail: itriA50018@itri.org.tw

融熔態熱塑性高分子複材 (連結到材料與分散劑搜尋資料庫)
依據ITIS計畫分析,預估2009年台灣石化業整體產值可達1.3兆元,年產值龐大,但主要應用於較低單價之產品,如民生用品(鞋材、塑膠袋、水管、容器、包裝材、…等),屬大量但低單價應用,成本主要受原油價格波動影響,其中聚烯類如PP年產能達110萬噸;PE/EVA年產能達110萬噸,合計年產值達900億元,產值極為龐大。目前中東大舉擴充上、下游垂直整合的石化區。計畫中預計設立年產能380萬公噸乙烯類的烯烴廠,即將完工投產。目前中東地區石化工業進入密集擴充產能時期,多項資料顯示乙烯、丙烯及其衍生物甚至是芳香烴系列原料之產能於2010年前可望呈現大幅成長,其中乙烯產能預估提升至2,000萬噸/年以上,佔全球比重15 %,相較於2003的937萬噸/年,比重9%,成本預估僅為國內之60%,由其未來 PE/PP等原料產業將大受衝擊。顯見其成長潛力極可能對台灣石化業構成威脅。因此如何提升國內泛用塑膠之值與質,實為當務之急。國內實應以高值化應用開發為導向,配合市場與技術需求,逆向整合往原料發展。
木質素PU發泡技術 (連結到材料與分散劑搜尋資料庫)
木質素是構成樹木細胞壁的主要成分之一也是造紙業的副產物,全球造紙業每年產生約5000萬噸的木質素,目前約九成以上被當做廢料燒掉或丟棄,因此若能將木質素「廢物利用」轉化成可用的生質原料,便能減輕對石化原料的依賴並減少對環境的污染。但由於木質素不易分散且與傳統石化原料相容性差,因此甚少被利用,本基礎技術研發的生質材料混合分散技術可大幅改善木質素與傳統石化材料的相容性;再藉由研磨分散設備/製程設計來降低木質素粒徑,使木質素與傳統石化材料有更佳之相容性與安定性,藉此開發高性能生質複合材料,不僅以「自然」取代「石化」,減少環境污染,還能降低製造成本。
本基礎技術之深入開發,可應用於
  1. 提升我國合成樹脂及民生用特化品自主化設計力及自製率:及時投入可及早掌握自主IP,早日促使混合分散應用落實產業與開拓商機,並可支援國內生質複合材料分散與應用
  2. 強化國內生質複合材料應用領域:如隔熱建材、織物衣著、車輛內裝、傢俱裝潢、包裝填充等,相關產品國內有數十億以上的市場商機;在技術擴展效益上,可應用在其他合成樹脂,如環氧樹脂、PU樹脂、聚酯樹脂等相關產業,影響產值每年達數百億元以上。
導電碳分散液 (連結到材料與分散劑搜尋資料庫)
本技術從碳分散液組成分碳黑、分散劑、溶劑之基本物性了解和分散原理探討,藉由物性篩選流程來進行漿料組成分之配對;引進奈米分散研磨製程以使高濃度碳黑顆粒粒徑分佈均勻化和提高漿料沈降穩定性,以克服奈米碳黑不易分散加工的瓶頸;透過混合分散設備開發半量產製程技術及物性品管和穩定性檢測技術;此技術可應用於鋰電池和其他相關產業之助導添加應用如電子產業、能源產業、印刷電路漿料、導電油墨和抗靜電應用等;相關產品國內有數百億以上的潛在市場;在技術擴展效益上,將其導入鋰電池活物漿料,因碳黑和活物分佈均勻,提昇了電極極板導電網路建立,進而提高放電性能均勻性而減少生產製程之變異,進而提高電池產品之良率,約可創造新台幣10億元之產業價值。
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聯絡窗口:綠色循環材料技術平台 Tel: (03)5915330/5918227 Fax: (03)5830239
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