具奈米孔洞、低熱傳導、低介電常數、耐燃等特性的前瞻材料 － 氣凝膠，向來因高單價且製程繁瑣，未被廣泛使用。成大研究團隊在科技部經費支持下，成功開發出降低成本並簡化製程的氣凝膠粉體，並成功將氣凝膠分散在酚醛樹脂中，發泡後的耐燃板材具備防火、阻熱、輕量、防潮特性，可成為防火門芯板與隔熱庫板的革命性材料。研究團隊更進一步以既有技術導入微胞乳化聚合之合成方法，成功製造電子材料等級的5微米氣凝膠粉，適用於毫米波段之5G通訊絕緣材料。正因此突破性的技術，研究團隊成立可量產氣凝膠粉體與產品的新創公司，提供解決節能問題的創新材料。

　　為了減緩地球暖化的速度，節能減碳被視為最重要的方法之一。建築能耗佔全國總能耗的比例相當大，在臺灣建築能耗約佔全國總能耗的30%，故降低建築能耗與都市熱島效應之策略已成為全世界關注的焦點，開發高度節能的材料被視為最具效益的戰略。

　　在眾多材料中，氣凝膠因具備奈米孔洞、極低熱傳導係數、低介電常數、耐燃等特性，讓它深受節能產業的引頸期盼。但氣凝膠向來被認為是高單價、製程繁瑣之產品，加上氣凝膠本身的機械強度不夠，合成複合材料之技術高，導致無法被廣泛應用。

　　成大能源科技與策略研究中心建材隔熱檢測實驗室，2014年開始著手將氣凝膠的製程和原料改良，以價格較低的原料及改善製備方法來降低氣凝膠粉體的成本並簡化製程。本研究團隊開發粉末型二氧化矽氣凝膠具備疏水性、多孔性、高比表面積、低熱傳導係數、低介電常數的關鍵特性。可將平均粒徑控制在20μm，並可與各種樹脂和纖維材料混合形成機能性複合材料（圖一）。

圖一：氣凝膠粉體：具低熱傳導、高孔隙率、低介電常數等特性

﹙規格：粒徑 2~40μm；熱傳導係數0.028~0.033 W/m-K；密度0.03~0.05 g/cm³﹚

 

 

　　為了擴大氣凝膠應用，研究團隊利用氣凝膠低熱傳導、隔熱、耐燃等特性，將其應用在酚醛發泡板（圖二）。以分散劑成功將氣凝膠粉體加入酚醛樹脂中，發泡後的耐燃板材具備防火、隔熱、輕量、防潮特性，適用在防火門芯板與廠房防火隔熱庫板。本創新的氣凝膠酚醛發泡板已符合耐燃建材以及高性能節能綠建材標章之評定基準，也獲得2018第三屆世界永續能源技術協會創新獎（3rd WSSET Innovation Awards 2018）、中華民國、德國、日本專利。

圖二：有機矽發泡板，具備防火、阻熱、輕量、防潮的耐燃板材
﹙規格：長240cm*寬120cm*厚5cm ; 密度100~150 kg/m³ ; 耐燃一級﹚

　　由於氣凝膠大於90%的孔隙率及超疏水特性，使得氣凝膠的理論介電常數趨近於空氣，應用於5G電子材料具備很大的潛力。研究團隊看好現今高頻波段傳輸的電子裝置，亟需毫米波段低遲滯、低損耗材料的前景，嘗試以既有技術導入微胞乳化聚合之合成技術，突破氣凝膠製造時粉體過大，以及常壓乾燥時之粉體聚集的問題，成功製造5um級氣凝膠粉體，在縮小粉體粒徑的同時，仍可維持氣凝膠之多孔微結構以作後續的添加應用。5um電子材料級氣凝膠粉體通過下世代通訊傳輸需求之毫米波材料規格的性能驗證，包括介電常數Dk~1、超過300度之材料熱穩定性、不純物與無鹵驗證，以及接觸角超過150度之超疏水特性，適合應用於毫米波段之通訊絕緣材料。

　　研究團隊以優異氣凝膠核心技術獲得科技部價創計畫經費補助，將實驗室技術走向商業化，成為臺灣首家可量產氣凝膠粉體的新創公司。新創團隊將持續擴大其氣凝膠研究的深度與應用的寬度，特別是提供解決節能問題的創新材料，為地球永續奉獻心力，開創研發成果延伸於產業實務應用的新契機。