塑膠專欄
智慧材料市場發展趨勢
智能材料
智慧材料市場發展趨勢
塑膠中心 黃如萍
智慧材料(Smart material)為一種先進材料，對於溫度、壓力、機械應力、PH值、電、磁、光等外加刺激，促發材料產生感知或響應反應，進而使材料產生變化。目前智慧高分子材料可分為以下六類：(1)智能型藥物釋放(Smart Drug Release)；(2)智能高分子膜材(Smart Film)；(3)形狀記憶材料(Shape Memory Polymer)；(4)熱解膠材料(Thermal Release Material)；(5)光解膠材料(Light Release Material)(6)自修復材料(Self-Healing Material)。
在全球智慧材料市場發展方面，根據Grand View Research研究，2017年全球智慧材料(Smart Material)市場規模推估約370億美元，預計2025年將達到982億美元，2017-2025年年複合成長率高達13.5%（圖一）。智能材料種類不斷在擴大，依來源可分為金屬智能材料、無機非金屬智能材料與高分子智能材料；依功能可分為光纖、形狀記憶、自我修復、壓電、電黏滯流體和超磁致伸縮等材料。隨著壓電裝置日益普及，使得壓電材料為目前市場主流，佔有率超過50%，被視為是未來幾年全球智慧材料成長的主要因素之一。
隨著汽車、航空航太及消費品等產業朝智慧化產品發展，促進市場對於智慧材料的需求不斷提升。北美地區是目前全球智慧材料的領先市場，其次為歐洲地區。亞太地區為全球智能材料第三大市場，成長主因為政府對於相關研究具高度支持，預期亞太地區未來具顯著成長，預計2017-2025年年複合成長率達15%。
智慧材料有七大功能，即傳感功能、反饋功能、訊息識別與響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。可廣泛應用於多種領域：
1. 形狀記憶材料
(1) 熱致形狀記憶高分子材料可透過溫度產生形變，可被廣泛應用於醫療器材、土木工程、運動用品、機械零組件、電子零組件、包裝等領域。
(2) 光致形狀記憶高分子材料可透過紫外光照射下使高分子鏈產生變化，以致外觀產生形變，可應用於印刷、藥物緩釋等領域。
2. 自我修復材料
是一種模擬生物自我修復機制的智慧型材料，可應用於航太飛機塗料、汽車零組件、消費性電子零組件、道路修補、醫療器材等領域。
3. 刺激響應材料
(1)熱刺激響應技術可透過溫度的刺激改變材料特性，可應用於電子/塑膠零件固定、晶圓切割、IC製程接著等。
(2)光刺激響應技術可透過光源波長區間的設計改變材料特性，可應用於光電用膜/面板接著等。
4. 智能高分子膜材
(1)熱致變色技術可透過溫度改變使顏色產生變化，可應用於食品容器、網版印刷、膠帶、溫度敏感產品管理等領域。
(2)時間變色技術可隨時間經過使顏色產生變化，可應用於食品鮮度指示、藥品保存等領域。
目前全球智慧材料市場競爭激烈，眾多業者投入智慧材料的研發活動，促進技術進步，主要業者包括Smart Material、Ioniqa、三菱重工、TDK株式會社(東電化)、Vertellus、Etrema、Olikrom、GSP Chemical等。
智慧材料的研究及應用近年成為全球最重要的研究方向之一，塑膠中心近年已投入發展之智能材料項目包括形狀記憶材料、熱解膠材料、光解膠材料及自修復材料。因應工業4.0及智慧化時代的來臨，智慧材料的大規模應用將引領產品功能產生新突破性革命。