奈米技術為一種使用極小尺吋（約10-9公尺）的環境下所操作的科技。自從2000年起，奈米技術的發展有如爆發性的成長，全球各個國家，尤其是美國與日本，以國家的經費大量投入這個新興技術的研發，且投入資源逐年增加。台灣廠商也搭上了這股風潮，從最貼近民生應用的化纖產品開始，以及台灣最為強勢的半導體產業，開始帶動了奈米熱，加上2003年SARS在亞洲地區突然蔓延，使得奈米光觸媒殺菌產品，以及可以阻擋病毒細菌的奈米纖維，都成為了熱門商品，此時可謂是台灣奈米科技應用最為火紅的時期。

但在國內奈米基礎技術研發不夠深入的環境下，有許多廠商開始面臨一些困境：使用了奈米技術，但並未使得產品有重大的突破及改善，但成本又隨之提高，因此有廠商開始質疑奈米技術的實用性，雖然不斷有新加入者投入該技術的應用，但也同時有許多廠商逐漸退出此市場；即使國外努力投入新奈米技術的發展，但國內已經不若2000年初時的盛況，產業應用發展可說是呈現停滯。

針對此狀況，本研究由民生化工、電子、能源及生醫四大領域來觀察較適合台灣產業發展的新奈米產品及技術，而各領域選出兩項未來具潛力的產品來說明，分別是奈米導電塗料、奈米複材、奈米碳管FED(Field Emission Display)、奈米轉印、小型燃料電池、奈米染料敏化太陽能電池、奈米藥物傳輸及奈米顯影劑。

台灣在奈米導電塗料的發展上，相對於其它歐美先進國家而言，為投入較少的一環，廠商本身使用進口材料做後段加工情形較普遍，僅極少數廠商投入上游材料開發端，但台灣擁有完整的電子產業鏈，奈米導電塗料可以快速的應用至電子相關領域中，擁有一定的市場規模，尤其軟性電子產業目前在歐洲正迅速發展，其快速大量生產與較傳統之蝕刻製程環保的特性，吸引相當多的廠商投資於此，在目前軟性電子標準尚未統一的時刻，台灣具有較大的機會切入發展。

在奈米高分子複材的發展上，目前主要以進口奈米材料或添加劑來進行後段材料的成型加工製造為最多，僅極少數廠商投入上游奈米材料端的開發，高分子複材目前正由低階應用逐漸轉型為高階應用，由傳統的食品化工領域轉向電子材料領域。台灣具有完整的石化上下游體系，具有各式聚合樹脂生產能力且下游製造加工技術發達，產品設計能力高，是石化業切入微笑曲線高獲利端的良好目標。

FED具有與CRT相同的色彩與反應速度，也具備低成本生產之機會。FED未來發展有兩個方向，一是朝向大畫面顯示器邁進，在各種FED應用的預期構想中，多半是以大畫面為用途，可利用CNT印刷方式生產32吋以上的FED。我國也為平面顯示器產業大國，對面板/背光模組有強大的需求，而且學研與廠商曾投入相當資源開發FED，工研院曾結合平面顯示器技術與新世代奈米技術，完成全國第一片10吋三極彩色CNT-FED之結構開發。

奈米壓印技術的可大面積、低成本生產等的優點吸引眾多廠商投入研究，且應用度廣，可用在半導體、磁記錄媒體等電子領域，在半導體方面可利用高精密加工的優勢，以取代光微影技術。台灣在國科會以及經濟部技術處的經費支持下，學術界與法人研究單位已有具精密加工之研發能量，從事奈米壓印應用於半導體、顯示器、太陽能電池等之研究，且我國半導體產業約佔全球產業的一成，對製程微縮技術有強大的需求，若突破既有的生產技術模式，對相關產業也會有相當大的幫助。

直接甲醇燃料電池使用甲醇水溶液作為燃料，經電觸媒催化進行甲醇氧化及氧氣還原之化學反應，將化學能轉變為電能，提供系統運作之用。目前台灣已有系統整合廠商，但若要實現其小體積的需求，必須從材料及其系統機構著手；而奈米技術可由這些細節下功夫，乃至於將整體裝置縮小，達到體積及發電能力最佳化的水準，未來對於台灣的3C產業可帶來革命性的發展。

染料敏化太陽能電池以專利授權、出售專利的小公司進入商業化模式恐較難適用於台灣，然而以台灣優良的量產潛力、快速製造能力與靈活的企業經營能力，直接投入產業競爭尚不激烈的染料敏化太陽能電池製造、結合開發周邊商品是具有良好契機的，而以台灣優良的化工基礎，投入上游相關材料供應，以及相關周邊產業如玻璃業者可投入導電玻璃的開發，設備業者可投入Roll-to-Roll機台及網印機台的開發等亦是未來5~7年短中期台灣廠商可考慮的切入點。

奈米藥物傳輸目前已有多項產品上市及臨床驗證中，相關投入廠商數目也有上升的趨勢。台灣的優勢包括具奈米藥物傳輸基礎研究能力，並已有廠商投入且有上市產品，已具產品開發經驗，且台灣高分子技術在基礎研究及產業面皆有很好的基礎，有助於高分子藥物傳輸技術之開發，亦可投入標靶藥物傳輸的生物標誌(Biomarker)研究，因為生物標誌是主動性標靶藥物傳輸的主要關鍵技術，建議台灣鎖定華人常見的癌症等疾病為標的，始有利基之處。

顯影劑在醫學影像系統中幾乎是必備的工具，藉此來取得對比度及解析度更佳的影像，奈米材料因其特殊物理特性，已被廣泛應用於顯影劑的技術開發。台灣的優勢包括具基礎醫學研究能量、在奈米新材料之基礎研究和開發能力亦足夠、也有材料製程放大的技術能量，目前已有廠商投入研發。台灣應鎖定華人常見的癌症為開發標的，具有利基之處。

奈米技術的範疇廣大，可應用的領域更多，因此從基盤研究、應用研究、技轉關鍵技術、發展特色產品及政策支援等面向來分析這些潛力產品未來的研發資源投入策略。過去國內在民生化工領域的投入相當多，但在核心基盤技術的投入較少，未來應將應用技術方面的資源轉移至加強基盤研究的投入；待基盤研究的能量加強後，自然能夠帶動其他領域的技術發展，可以相同概念的知識做各領域之間的技術交流。電子領域由於是國內產業之強項，因此有足夠資源可自行投入研發或自國外買進關鍵技術。生醫領域由於範圍過廣，應要加強具有地區特色的產品，並利用專利的時效及藥物驗證的時程銜接來取得新的產品機會。能源領域則需要更深入的基盤研究及政府的加碼，來加速產品化的腳步。

奈米技術雖然在國內有議題退燒的現象，但實際的投入仍然是在成長的。因此未來我國不應該只是盲目跟隨國外研究，而同時也要思考國內的經濟、產業、技術、市場等因素，做適合我國國情的投資，才能使得奈米技術在台灣生根成長。

====章節目錄====

第一章　緒　論 1-1
　第一節　研究動機與目的 1-1
　第二節　研究範圍與架構 1-3
　第三節　研究方法 1-6
第二章　奈米材料及技術概述 2-1
　第一節　奈米材料之定義 2-1
　第二節　奈米材料特性、種類與主要應用 2-4
　　一、奈米材料特性 2-4
　　二、奈米材料的種類 2-7
　　三、奈米材料的應用 2-20
　第三節　奈米材料製備技術 2-22
　第四節　奈米材料市場現況 2-29
　第五節　奈米材料發展趨勢 2-30
　　一、奈米科技環境健康安全逐漸引起重視 2-30
　　二、奈米組裝系統為未來材料技術發展趨勢 2-32
　　三、奈米材料之節能生產方式日受重視 2-33
　第六節　國內外發展奈米技術資源投入分析 2-34
　　一、美國 2-34
　　二、日本 2-36
　　三、歐盟 2-38
　　四、台灣 2-41
第三章　奈米技術在民生化工產業領域應用 3-1
　第一節　奈米技術應用與發展現況 3-1
　　一、奈米技術在民生化工產業之市場規模 3-3
　　二、民生化工產業相關奈米技術應用與發展現況 3-6
　　三、奈米技術於民生化工產業之機會 3-11
　第二節　奈米塗料 3-14
　　一、奈米塗料細項評比 3-14
　　二、奈米導電塗料發展現況 3-17
　　三、台灣發展奈米導電塗料之分析 3-18
　第三節　奈米複合塑材 3-19
　　一、奈米複材細項評比 3-19
　　二、奈米高分子複材發展現況 3-20
　　三、台灣發展奈米高分子複材之分析 3-21
　第四節　民生化工產業應用未來展望分析 3-22
　　一、小結 3-22
　　二、值得注意的新技術應用發展 3-22
第四章　奈米技術在電子產業領域應用 4-1
　第一節　電子產業現況分析 4-1
　　一、產業使用奈米技術概況 4-2
　　二、市場發展概況 4-3
　　三、奈米技術與材料於電子產業之應用發展 4-5
　　四、焦點應用探索 4-8
　第二節　奈米技術製作高彩節能的新型顯示器FED 4-10
　　一、議題發展背景 4-10
　　二、技術發展趨勢 4-11
　　三、未來發展方向及風險評估 4-15
　　四、台灣能耐分析及發展機會 4-17
　第三節　以奈米壓印技術突破既有製程 4-19
　　一、議題發展背景 4-19
　　二、技術發展趨勢 4-23
　　三、未來發展方向及風險評估 4-25
　　四、台灣能耐分析及發展機會 4-27
　第四節　奈米電子未來展望分析 4-28
　　一、全球奈米電子展望 4-28
　　二、台灣發展策略分析 4-29
第五章　奈米技術在能源產業領域應用 5-1
　第一節　現況分析 5-1
　　一、奈米技術應用概況 5-4
　第二節　利用奈米結構改善小型燃料電池之發電效率 5-12
　　一、發展背景 5-12
　　二、技術發展 5-16
　　三、未來發展方向及風險評估 5-24
　第三節　低成本之奈米染料敏化太陽能電池 5-31
　　一、發展背景 5-31
　　二、技術發展情形 5-33
　　三、未來發展方向及風險評估 5-38
　　四、台灣應用潛力及產業影響 5-44
　第四節　能源領域產業應用未來展望分析 5-47
　　一、小結 5-47
　　二、值得注意的新技術應用發展 5-49
第六章　奈米技術於生醫產業領域之應用 6-1
　第一節　奈米生醫整體發展概況 6-3
　　一、定義與範疇 6-3
　　二、市場發展概況 6-4
　　三、奈米材料於生醫之應用發展 6-7
　　四、焦點應用探索 6-15
　第二節　焦點應用-奈米藥物傳輸-主動式癌症藥物傳輸為技術趨勢 6-19
　　一、材料與技術發展概況 6-19
　　二、未來發展趨勢 6-25
　　三、台灣能耐分析與發展機會 6-28
　第三節　焦點應用-奈米顯影劑-具治療功能之複合顯影劑為技術趨勢 6-30
　　一、材料與技術發展概況 6-31
　　二、未來發展趨勢 6-33
　　三、台灣能耐分析與發展機會 6-34
　第四節　奈米生醫未來展望分析 6-37
　　一、全球奈米生醫展望 6-37
　　二、台灣發展策略分析 6-38
第七章　綜合結論與未來發展建議 7-1
　第一節　我國奈米技術產業化機會分析 7-1
　第二節　結論與策略建議 7-9


====圖目錄====

圖1-1 奈米技術與材料產品之間的關係 1-3
圖1-2 奈米材料與技術可依應用分類到四大領域 1-4
圖1-3 本研究之架構及流程 1-5
圖1-4 本研究選定討論焦點之交集概念 1-6
圖1-5 各個產業應用領域之研究流程 1-7
圖2-1 奈米材料尺度示意圖 2-2
圖2-2 二氧化鈦光觸媒光催化反應機制 2-9
圖2-3 二氧化鈦電子受激躍遷示意 2-9
圖2-4 二氧化鈦光觸媒五大功能 2-10
圖2-5 電子顯微鏡下的奈米竹碳結構 2-16
圖2-6 富勒烯結構圖 2-18
圖2-7 不同粒徑的量子點所激發出不同顏色的螢光 2-20
圖2-8 全球奈米材料產值現況與預估 2-29
圖2-9 奈米材料技術發展趨勢 2-33
圖3-1 奈米在民生化工領域之全球產值 3-3
圖3-2 2007年民生化工領域在奈米產業中所佔之比例 3-4
圖3-3 民生化工領域中各細項所佔比例 3-4
圖3-4 國內廠商奈米技術主要來源 3-8
圖3-5 奈米導電塗料技術發展歷程圖 3-17
圖3-6 奈米高分子複材技術發展歷程圖 3-21
圖3-7 光觸媒塗料技術發展歷程 3-22
圖4-1 全球奈米電子市場 4-3
圖4-2 2014年奈米電子市場應用分佈 4-4
圖4-3 奈米材料應用於電子產業市場規模 4-5
圖4-4 SPINDT TYPE三極結構 4-11
圖4-5 CNT-FED製程簡圖 4-13
圖4-6 FE TECHNOLOGIES製作之19.2吋監視器 4-16
圖4-7 CNT-FED ROADMAP 4-17
圖4-8 奈米壓印種類 4-19
圖4-9 日立開發之連續式奈米壓印設備 4-23
圖4-10 旭硝子開發之F-TEMPLAT 4-24
圖4-11 三星電子以奈米壓印試製的12.1吋WXGA等級TFT-LCD面板 4-25
圖4-12 NANOIMPRINT ROADMAP 4-26
圖5-1 太陽能將是未來能源供給之主力 5-3
圖5-2 2001~2010年太陽光電系統年度安裝量 5-4
圖5-3 投入奈米技術應用在主要能源領域的相關廠商 5-7
圖5-4 可攜式電子產品的電力供需差距 5-14
圖5-5 DMFC與鋰離子電池之能量密度比較 5-15
圖5-6 可攜式電子產品之電源供應趨勢 5-16
圖5-7 DMFC發電基礎組件及運作原理示意圖 5-17
圖5-8 東亞合成所推出的細孔充填技術 5-20
圖5-9 SONY發表之富勒烯誘導體分子結構 5-21
圖5-10 太陽化學所開發之蜂窩狀奈米粒子載體 5-24
圖5-11 小型燃料電池之發展藍圖 5-25
圖5-12 燃料電池在3C高價電源市場之滲透率預測 5-26
圖5-13 燃料電池在各主要3C產品市場之滲透率預測 5-27
圖5-14 工業技術研究院於DMFC之技術發展規劃 5-30
圖5-15 太陽光電系統價格預估趨勢圖 5-32
圖5-16 DSSC相對於其它太陽電池價格預估趨勢圖 5-32
圖5-17 各種太陽能電池製造時二氧化碳排放量(LC-CO2) 5-33
圖5-18 染料敏化型太陽能電池構造示意圖及其工作原理 5-35
圖5-19 結晶性TIO2奈米顆粒的多孔膜構造 5-37
圖5-20 染料敏化太陽能電池之發展藍圖 5-38
圖5-21 2015年第三代奈米太陽能電池在各應用市場的比例 5-40
圖5-22 我國染料敏化太陽能電池技術發展ROADMAP 5-46
圖5-23 熱電元件結構示意圖 5-50
圖6-1 奈米生醫定義與範疇 6-3
圖6-2 生醫產業(生技製藥+醫療器材) & 奈米生醫-產值比較 6-6
圖6-3 奈米生醫-區域市場產值比較 6-7
圖6-4 奈米生醫-各區域市場產值比例 6-7
圖6-5 各類奈米生醫材料市場產值預測 6-13
圖6-6 奈米生醫材料主要應用領域及其產值 6-14
圖6-7 奈米生醫材料主要應用領域及其產值比例 6-14
圖6-8 奈米技術於製藥應用之市場預測 6-15
圖6-9 EPR效應示意圖 6-23
圖6-10 微胞(MICELL)示意圖 6-25
圖6-11 樹狀聚合物(DENDRIMER)示意圖 6-25
圖6-12 奈米藥物傳輸技術地圖 6-27
圖6-13 醫學影像近代發展及趨勢 6-31
圖6-14 MRI奈米顯影劑技術地圖 6-34
圖7-1 各個應用領域之間的資源調度策略 7-10


====表目錄====

表2-1 常見長度單位換算 2-2
表2-2 奈米材料維度關係 2-3
表2-3 二氧化鈦不同結晶型態特性比較 2-7
表2-4 二氧化鈦不同粒徑特性比較 2-7
表2-5 奈米材料性質與其相關應用 2-20
表2-6 奈米材料在各個領域之應用狀況 2-21
表2-7 各種奈米材料製造方法比較 2-23
表2-8 美國奈米材料EH&S研究項目(摘錄) 2-31
表2-9 2008年美國NINI預算 2-35
表2-10 日本未來奈米與材料科技願景 2-37
表2-11 優先領域主題-與奈米科技相關子計畫與數目 2-40
表2-12 全球奈米科技研發：各國府投入經費 2-42
表2-13 奈米國家型科技計畫「學術卓越」與「產業化技術」主要
研發項目 2-43
表2-14 奈米研究計畫主管機關 2-44
表2-15 各部會奈米研究計畫2003~2005年經費決算數 2-45
表3-1 各項民生奈米產品發展主要的驅動力 3-5
表3-2 世界各主要廠商奈米科技應用於民生情形 3-7
表3-3 國內近年奈米技術在民生化工領域之開發成果 3-9
表3-4 塗料與複合材料領域國內廠商開發之奈米產品 3-9
表3-5 紡織、化妝品與其它領域國內廠商開發之奈米產品 3-10
表3-6 民生化工領域中奈米相關產品之機會 3-12
表3-7 各類型奈米塗料之未來發展性評比 3-16
表3-8 台灣發展奈米導電塗料之SWOT分析 3-18
表3-9 各類型奈米複材之未來發展性評比 3-19
表3-10 台灣發展奈米高分子複材之SWOT分析 3-21
表4-1 奈米材料與技術於電子領域焦點應用探索評比 4-9
表4-2 各式FED發展比較 4-12
表4-3 我國發展CNT-FED之SWOT分析 4-18
表4-4 奈米壓印技術特徵之比較表 4-20
表4-5 既有半導體製程步驟與SFIL流程比較 4-21
表4-6 製程成本比較 4-22
表4-7 奈米壓印投入廠商 4-22
表4-8 我國發展NANOIMPRINT之SWOT分析 4-27
表5-1 世界初級能源消費預測 5-2
表5-2 2007~2015年再生能源市場預估—依部門別 5-2
表5-3 2005~2011年全球太陽光電產業銷售值 5-4
表5-4 奈米技術應用在能源領域的市場規模 5-5
表5-5 奈米技術在主要能源領域的應用 5-5
表5-6 能源領域焦點議題篩選 5-9
表5-7 筆記型電腦各種操作項目之電力需求 5-12
表5-8 觸媒製造商已開發之觸媒規格 5-23
表5-9 各國主要3C用小型燃料電池開發狀況 5-28
表5-10 2008~2015年有機染料太陽能電池產能、產量、市佔率與
產值預估 5-39
表5-11 第三代奈米太陽能電池在各類應用市場的產值預估
(2008~2015年) 5-40
表5-12 近期朝商業化量產第三代太陽能電池的主要廠商 5-42
表5-13 小型燃料電池SWOT分析 5-48
表5-14 第三代奈米染料敏化太陽能電池之SWOT分析 5-49
表6-1 奈米生醫發展歷史 6-2
表6-2 全球生技醫療產業/奈米生醫應用/產值預估 6-6
表6-3 傳統生醫材料之類別 6-12
表6-4 奈米生醫材料主要分類 6-13
表6-5 焦點應用探索評比 6-16
表6-6 奈米藥物傳輸系統之主要材料分類 6-24
表6-7 台灣發展奈米藥物傳輸之SWOT分析 6-29
表6-8 奈米氧化鐵顯影劑類型比較 6-33
表6-9 台灣發展奈米顯影劑之SWOT分析 6-36
表7-1 各新興應用產品之研發投資力道之分析 7-11