高分子材料未來的發展 因應全球暖化下高分子工業之發展 陳志勇 國立成功大學 化工系 陳志勇 國立成功大學 化工系.

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1 高分子材料未來的發展 因應全球暖化下高分子工業之發展 陳志勇 國立成功大學 化工系 陳志勇 國立成功大學 化工系

2 背景 氣候異常 地球暖化 温室氣體(CO2) 的減量 石油資源匱乏 衝擊化石能源與化石材料的來源 再生能源/生質材料的開發
氣候異常 地球暖化 温室氣體(CO2) 的減量 石油資源匱乏 衝擊化石能源與化石材料的來源 再生能源/生質材料的開發 高分子材料 有機材料、以石化為原料 石化上、中、下游,愈上游愈耗能 CO2 排放量愈高 材料回收再利用 背景 背景 ※金屬鋁的再生只需原鋁生產過程之1/20 的能量 Chuh-揚陳NCKU

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4 地球的暖化 ( 一)地球自体的温度 圖2 地球的熱收支 太陽电磁波之波長為0.2 至0.7 微米
地球放射的电磁波為4.0 至100 微米的紅外線 依据地球紅外線能量計算,理論上地球平均表面温度為零下18.5oC， 此為等價黑体温度。 ( 二)地球大氣温度 地球平均表面温度實際測量為零上15oC， 與理論值差為33.5oC， 此稱為地球大氣造成的温室效應。 產生温室效應之原因: 地球以紅外線向宇宙放射,但被放射的能在途中被氣体( 温室效應氣体)吸收,從而地球受到保温。 温室玻璃罩 溫室效應氣体有: 自然的水蒸氣、CO2 、甲烷、臭氧、N2O 等 人工的氟利昂

5 (三) 地球熱收支 圖2–3 地球的熱收支

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7 2. 甲烷在大氣中濃度的變化 來源：水田等有机物腐敗發酵、畜生糞便厭氧性發酵及天然氣。 每年增加1％。

8 3. 一氧化二氮(笑氣)在大氣中濃度的變化 來源: 施用化肥、化石燃料和生物量燃燒。 每年增加0.26% 4. 臭氧在大氣中濃度的變化 於成層圈遭CFC增加而破壞減少: 臭氧層 於對流圈反而增加，年增加2至3% 5. CFC(氟利昂)在大氣中濃度的變化 FC-11; FC-12 : 人工合成，非天然 年增加5%

9 世界能源儲藏量 石油 天然氣 煤 鈾 儲 量 地 域 分 布 確認的可開採儲量 1993年1月全世界為997041百萬桶
引自1993年通產省編 、電力新報社出版 世界能源儲藏量 石油 天然氣 煤 鈾 確認的可開採儲量 1993年1月全世界為997041百萬桶 1993年1月全世界為138萬億立方米 1990年底10392億噸 1989年200萬噸 儲 量 地 域 分 布 北美 3％ 5.4％ 24％ 26.8％ 中南美 12.4 5.3 1.1 8.3 歐洲 1.6 3.9 9.3 6.1 中東 66.4 31.1 0.2 亞洲、太平洋 4.5 7.0 29.2 26.1 非洲 6.2 7.1 6.0 33.2 前蘇聯、東歐 5.9 40.2 30.4 不祥 年產量(P) 1992年,60029pb/d 1992年,216百億立方米 1990年,46.5億噸 1991年,2.7萬噸(不包括社會主義國家) 可開採年數 1992年,全世界46年 1992年,全世界64年 全世界219年 1974年,不包括社會主義國家 數據來源 Oil ＆ Gas Journal (Dec.28,1992) 世界能源會議(1992) OECD/NEA/IAEA(1992)

10 國際原油價格走勢圖 石油即將告馨 世界能源消耗量變遷史 Chuh-Yung Chen NCKU

11 因應之道 從追求物質豐富、生活舒適 轉至與環境協調共存 LCA 生命週期分析 ●材料和產品的完全循環利用 ●環境協調型產業－21世紀發展方向
※環境材料－支撐21世紀高度文明的物質基礎 考量： 資源消耗量 能源消耗量 温室氣体產生量 環境負荷量 LCA 生命週期分析

12 環境協調性 舒適性 先進性 環境材料性能的三維坐標表

13 LCA 生命週期分析 考量： 資源消耗量 能源消耗量 温室氣体產生量 環境負荷量

14 投入 排出 原料 排往大氣 能源 排往水中 排往其他 環境 固態廢棄物 作為有用的產品 原料獲得 材料製造與加工 再 生 循 環 產品生產
使用 流通 消費 作為有用的產品 在整個壽命周期 中物質和能量的 平衡情況 廢棄

15 購物袋之LCA調查數據（單位：每1000袋） 能耗、排放物等投入、產出量 單位 購物袋 備註 高密度聚乙烯 無漂白牛皮紙 袋子尺寸
長x寬x高 cm 27x13x49 23x12x39 容量相等 每個袋子重量 g 6.85 21.0 能耗 kcal 9930 126000 含回收的焚化能 自然資源消耗 主要材料 kg 原油 7.03 木材 43.3 水 20.6 2310 大氣污染物質 CO2 28.1 49.9 SOX 38 126 NOX 13 204 碳氫化合物 144 - 水質污染物質 BOD Negl 50 COD 5.36 130 固態廢棄物 灰 0.2 淤渣等 0.8

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18 LCA 生命週期分析 環境影響評價 環境負荷之改善 原物料及製程之 改善或最佳化 環境負荷分析 LCA 定量調查 LCA研究構成圖

19 高分子材料 ※金屬鋁的再生只需原鋁生產過程之1/20的能量 消費性包裝材 : 3C Housing 輕、薄、短、小 泛用級塑膠 使命壽命短
泛用級塑膠 使命壽命短 著重回收 ＆ 生質材料的開發 Bio-Plastic(BP) = 生質材(25%)＋石化材 永久材 : 結構材、建材 使命壽命長 追求高强度 Composite materials FRP (Fiber-Reinforce Plastics) Engineering Plastics Nano-Composite Materials 的開發 功能性材料 :光電材料、薄膜分離材料、 、 、 著重功能性 ※金屬鋁的再生只需原鋁生產過程之1/20的能量 Chuh-Yung Chen NCKU

20 Green plastics & Biomass Plastics

21 Green plastics & Biomass Plastics 

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23 DuPont Bio-PDO Process
HO OPO 3 = O O OH HO Gene 1 HO OPO 3 = OH Glucose Gene 2 HO OH Presidential Green Chemistry Award 2003 Gene 3 HO O Gene 4 HO OH PDO (3G) 3GT Sorona™ Polymers Fibers, Resins, etc DMT

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31 Major Components In Lignocellulosic Biomass 木質纖維素 Lignin: 15-25% 木質素
Complex network of aromatic compounds High energy content Treasure trove 有價值的 of novel chemistry 木質素 半纖維素 Hemicellulose: 23-32% A collection of 5- and 6-carbon sugars linked together in long, substituted chains- branched Xylose , arabinose , glucose, mannose and galactose 木糖 樹膠醛醣 半乳糖 Cellulose: 38-50% Long chains of beta-linked glucose Semicrystalline structure 4/22/03 Re: J.D. McMillan, NREL

32 Grass Secondary Cell Wall
牧草 Grass Secondary Cell Wall

33 其它生質材 天然乳膠 油脂 (Alkyd Resin) 蟲膠 明膠 阿拉伯膠 甲殼素 、、、

34 生質材之特徵 生物分解材 一般為碳水化合物，高分子主鏈非碳－碳鍵 而為碳－氧／氮鍵 3. 為結晶材、質硬而脆
4. 高温加工易水解、回收物性下降 因應之道： 與石化材摻混 加工助劑： 鏈延長劑、增韌劑

35 Plastic Degradation & Chain Extension
Polycondensates (PET, PBT, PLA, PC, TPU & PA) degrade during processing primarily through hydrolysis Degradation leads to poor properties and inability to recycle material in demanding applications Chain extenders increase the molecular weight of poly-condensates by re-coupling their degraded chains while their synthesis, processing, re-processing or recycling is taking place Chain Extender

36 Chain Extension Chemistry
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38 非石化材 PVC (Polyvinyl choride) 用途﹕ 包裝材、永久材(建材、壁紙、地磚、氣密窗)
用途﹕ 包裝材、永久材(建材、壁紙、地磚、氣密窗) 原料來源﹕氯乙烯(vinyl chloride) 乙炔 電石土(碳化鈣、CaC)加水反應 HCl NaCl(海水、塩田)水溶液之两性膜電解 CH≣CH HCl ClCH=CH2 (VCM) 塑化劑 DOP 環境荷爾蒙 高分子塑化劑 MBS (MMA-Butadiene-ST) 壓克力寡聚物 PVC改質劑

39 有關環境材料問題之因應之道(1) 有關環境材料問題之因應之道: 低耗能／低CO2排放量／低LCA 1. 增加材料之生命週期
1. 增加材料之生命週期 2. 資源回收再利用 3. 生質(可再生)資源的尋求與開發 環境材料之研究重點: 1. 耐久性材料的開發 2. 生質材料／仿生材料的化、物性基礎研究 3. 生質材料與石化合成材料之摻合加工研究 4. 高分子材料之回收再利用研究 Chuh-Yung Chen NCKU

40 高分子材料 ※金屬鋁的再生只需原鋁生產過程之1/20的能量 消費性包裝材 : 3C Housing 輕、薄、短、小 泛用級塑膠 使命壽命短
泛用級塑膠 使命壽命短 著重回收 ＆ 生質材料的開發 Bio-Plastic(BP) = 生質材(25%)＋石化材 永久材 : 結構材、建材 使命壽命長 追求高强度 Composite materials FRP (Fiber-Reinforce Plastics) Engineering Plastics Nano-Composite Materials 的開發 功能性材料 :光電材料、薄膜分離材料、 、 、 著重功能性 ※金屬鋁的再生只需原鋁生產過程之1/20的能量 Chuh-Yung Chen NCKU

41 永久材﹕車輛產業、航太產業、3C產業、綠色建築產業
***著重“省能源(輕、強)” 工程塑膠 耐高温、優異的機械强度 特異分子結構、繁瑣合成步驟、高温加工 複合材料 (FRP) Fiber﹕Glass Fiber Carbon Fiber 高温(大於1000oC)製程、難回收(粉碎斷裂) Plastics Thermoplastics Thermosetting plastics 無法回收再用 “綠色製程”“資源回收再利用(環境材料)” Nano-Composite Plastics

42 高分子奈米複合材料的優勢 結構性材料 : 永久材 高分子奈米複合材 包裝材: 鋁箔包裝 : 防水、阻氣 環保問題 綠色包裝材；取代多層膜材
結構性材料 : 永久材 高分子奈米複合材 包裝材: 鋁箔包裝 : 防水、阻氣 環保問題 綠色包裝材；取代多層膜材 高分子奈米複合阻氣材

43 結構性高分子材料 車輛產業 航太產業 3C產業 綠色建築產業 ***著重“省能源(輕、強)” “綠色製程” “資源回收再利用(環境材料)”

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45 為了抑制、減少廢气，人們正在通過各种技術來改善汽車的油耗。尤其是，油耗和汽車重量密切相關，所以通過減輕汽車重量來改善油耗已成為一种主要的發展方向。當然，利用替代礦物燃料的新型清淨能源汽車的開發也取得了很大進展，但車輛的輕型化對這种利用替代礦物燃料的汽車來講也同樣是必要的。

46 功能性高分子材料 材料功能化、高值化 2. 吸附樹脂 10. 非線性光學高分子材料 3. 離子交換纖維 11. 環境敏感高分子材料
1. 離子交換樹脂 電致發光／變色高分子材料 2. 吸附樹脂 非線性光學高分子材料 3. 離子交換纖維 環境敏感高分子材料 與活性碳纖維 智能高分子材料 水凝膠 4. 高分子分離膜 感光高分子材料 5. 高分子色譜固定相 13. 醫用高分子材料 6. 高分子試劑 高分子電解質 7. 高分子擔体催化劑 15. 高分子染料 8. 導電高分子材料 液晶高分子材料

47 能源問題之研究重點 1. 再生能源 (1) 太陽能電池、染料敏化電池： 相關元件與材料(封裝與Housing)的開發
1. 再生能源 (1) 太陽能電池、染料敏化電池： 　　　相關元件與材料(封裝與Housing)的開發 　　　講求高效率、高壽命、高透明、高耐候、、、 (2) 燃料電池： 　　　講求高效率、高壽命、高安全性(氫氣之密封、 　　　　　　　　　　　 氫氣對材料的脆化) (3) 生質能 ：生質酒精的純化 2. 省能製程 綠色製程 　 高分子薄膜

48 背景-1 全球暖化與溫室效應 全球氣溫攀升、海平面提高、地表覆蓋冰量減少，全球暖化。
Atmospheric concentrations of important long-lived green house gases over the last 2,000 years 全球暖化與溫室效應 全球氣溫攀升、海平面提高、地表覆蓋冰量減少，全球暖化。 溫室氣體(CO2、CH4、 N2O)在大氣中逐年濃度提高。 Observed changes in (a) global average surface temperature (b) global average sea level (c) Northern Hemisphere snow cover for March-April IPCC Climate Change 2007:Synthesis Report IPCC Changes in Atmospheric Constituents and Radiative Forcing. In Climate Change 2007:The Physical Science Basis

49 背景-2 溫室氣體與不可再生能源 二氧化碳占溫室氣體七成以上、大部分來自不可再生的化石燃料(石油、煤炭、天然氣)使用。
Global annual emissions of anthropogenic GHGs from 1997 to 2004 World primary energy consumption by fuel type 溫室氣體與不可再生能源 二氧化碳占溫室氣體七成以上、大部分來自不可再生的化石燃料(石油、煤炭、天然氣)使用。 世界能源消耗不可再生的化石燃料占七成以上。 Share of different anthropogenic GHGs in total emissions in 2004 in terns of CO2-eq IPCC Introduction. in Climate Change 2007:Mitigation IPCC Climate Change 2007:Synthesis Report BP Statistical Review of World Energy June 2007

50 背景-3 潔淨能源包括 : 水力、地熱、海洋能、風力、太陽能。 太陽能 : 分布廣、無廢料、長久。 太陽能電池 :
無噪音、無汙染、可無人值守、不須經常維護、建設週期短、規模大小隨意、可簡便地與建築物結合。 IEA member government budgets for total renewable energy R&D annual investments for 太陽能電池的研發受到重視 IPCC Energy Supply. in Climate Change 2007:Mitigation

51 染料敏化TiO2 (dye sensitized solar cell)
太陽能電池 太陽能電池種類 種類 半導體材料 Cell效率 Module效率 價格 信賴度 矽 結晶矽 單晶矽(晶圓型) 15-24% 13-20% 尚可 極佳 多晶矽(晶圓型、薄膜型) 10-17% 10-15% 較佳 非晶矽 aSi 、aSi/微晶矽(薄膜型) 8-13% 5-10% 化合物半導體 二元素 GaAs(晶圓型) 19-32% 25-30% 略差 CdTe(薄膜型) 7-10% 三元素 CuInSe(薄膜型) 10-12% 8-10% 染料敏化TiO2 (dye sensitized solar cell) 8-11% ~8% 有機半導體(有機薄膜太陽電池) 3-5% 足夠的效率與低成本 工研院 IEK-IT IS計畫(2004/07) Renewable and sustainable Energy Review

52 染料敏化太陽能電池之結構 染料敏化太陽能電池組成: hu TiO2+dye Electrolyte Glass e- Load
Pt ITO hu Load e- Electrolyte 染料敏化太陽能電池結構圖 染料敏化太陽能電池組成: 吸附染料的奈米顆粒組成多孔性TiO2薄膜，提供高表面積與產生光電流。 透明導電玻璃，透光並傳輸電荷。 含(I-/I3-)氧化還原對的電解液，碘離子對溶於有機溶劑，可擴散進入多孔性TiO2薄膜內。 白金對電極，白金沉積在導電玻璃上，催化I-/I3-氧化還原對再生。

53 染料敏化太陽能電池之發電機構 I- I3- S* (S/S+) TiO2 e- ITO Pt E 電解質 染料 半導體 Load hu CB
VB I3- + 2e I- I- + S S 染料分子(S)照光激發成為激發態染料分子(S*) 激發染料(S*)電子注入二氧化鈦導帶生成(S+) (I-/I3-)氧化還原對中I-再生染料陽離子S+成為S 白金催化(I-/I3-)氧化還原對中I3-再生成為I- 由電子注入、染料再生、氧化還原對再生與逆反應構成的動態平衡。 Coord Chem Rev

54 染料敏化太陽能電池中之染料 N3 Black dye N719 染料敏化劑的需求:
RuL2(NCS)2:2H2O (L=2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid) Black dye RuL(NCS)3:3TBA (L=2,2',2"-terpyridyl-4,4',4"-tricarboxylic acid TBA=tetrabutylammonium) N719 RuL2(NCS)2:2TBA (L=2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid;TBA=tetrabutylammonium) <1cm2 cell N3 N719 Black dye Price (USD/100mg) 237 242 522 Efficiency (%) 10 10.2 11.2 染料敏化劑的需求: 廣闊的可見光吸收範圍，由波長400~700nm皆可吸收並發電。 激發壽命較長。 與半導體化學鍵結，易與半導體界面進行電荷轉移。 J Am Chem Soc J Phys Chem B J Am Chem Soc

55 綠色化工 ㄧ、綠色化學 化學反應的綠色化-清潔生產製程 原料的綠色化 催化劑的綠色化 溶劑的綠色化 產品的綠色化 二、能源材料發展

56 一、綠 色 化 學 近年來綠色化學的研究發展主要是圍繞化學反應 、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化發展的， 如圖所示： 原料的綠色化
無毒無害原料 可再生資源為原料 催化劑的綠色化 無毒無害催化劑 溶劑的綠色化 無毒無害溶劑 產品的綠色化 化學反應的綠色化 『原子經濟』反應

57 化學反應的綠色化-清潔生產製程 清潔生產的概念 — 清潔生產 (Cleaner production) 這一概念
是聯合國環境規劃署工業與環境規劃活動中心在1989年首先提的。 其定義為『清潔生產是指將綜合預防的環境策略持續的應用於生 產過程和產品中，以便減少對人類及環境的風險性。對生產過程 而言，清潔生產包括節約原料和能源，淘汰有毒原料並在排放物 和廢物離開生產過程以前減少他們的數量和毒性。對產品而言， 清潔生產策略旨在減少產品在整個生產過程週期過程中對人類及 環境的影響。清潔生產不包括末端治理技術，如空氣污染控制、 廢水處理、固體廢棄物焚燒或掩埋。清潔生產通用於專門技術、 改進工藝技術和改變管理態度來實現。 』

58 不生產『三廢』的原子經濟反應 ~實現化工過程廢物”零排放”的途徑~
不生產『三廢』的原子經濟反應 ~實現化工過程廢物”零排放”的途徑~ 化學反應中的新概念 — 美國 Stanford 大學的 B. M. Trost 教授在 1991年首次提出了反應的『原子經濟性』(Atom Economy) 的概念。原子經濟性的目標是在設計化學合成時使原料分子中的原子更多或全部地變成最終所希望的產品中的原子。 具體的說 A + B → C + D 起始原料 C是想要合成的化合物 副產物 D 在許多情況下是副產物D對環境有害的，即使生成的副產物D是無害的，那麼D這一部分的原子也是被浪費的，而 且形成廢物對環造成負擔。

59 E + F → C 所謂 原子經濟性反應 即 利用 E 和 F作為起始材料，整個反應後
上述原子經濟性概念可表述如下： 原子經濟性或原子利用率(%) = (被利用原子的質量 / 反應中所使用全部反應物分子的質量) ×100 化工生產上常用的產率或收率則是用下式表示： 產率或收率(%) = (目前產品的質量 / 理論上原料變為目的產品所應得產品的質量) ×100 由上可以看出原子經濟性與產率或收率是兩個不同的概念，前者是以原子水平上來看化學反應；後者則是以傳統宏觀量上來看化學反應。 要消除廢棄物的排放，只有通過實現原料分子中原子百分之百地轉變成產物，才能達到不產生副產物或廢物，實現廢物『零排放』的要求。

60 原料的綠色化 無毒無害原料 在有機化學反應中常常使一些有毒有害的原料，如氯化氫、丙烯氰、甲醛、環氧乙烷和光氣等。它們嚴重的汙染環境，危害人類的健康和安全。綠色化學的任務之一就是研究如何用無毒無害的原料代替它們來生產我們需要的產品。 例如： 1. PC(聚碳酸酯)工廠都採用光氣反應流程來生產PC材料。目前 已經研發出兩種不用光氣和氯甲烷的新方法。 日本 GE Plastic 公司利用熔化法生產PC。 日本 Asahi 公司研發成功的固態聚合法。

61 2. 在代替劇毒的光氣做原料的有機化工方面 美國 Monsanto 公司成功研發一種由胺類和二氧化碳生產異氰酸 酯和氨基甲酸酯的新技術，進而取代了光氣。 Tundo報導了利用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯的新方法。 3. 在代替劇毒的氫氰酸原料的方面 美國 Monsanto 公司以無毒無害的二乙醇胺原料出發，經過催化 脫氫，研發了安全生產胺基二乙酸鈉的製程，改變過去以氨、甲 醛和氫氰酸作為原料的二步合成路線。

62 可再生資源為原料-生貭能源 利用可再生的生貭能源(植物)取代化石燃料(煤、石油、 天然氣) ，如這部份的資源可得到利用，人類相當於擁 有了一個取之不竭、用之不盡的資源寶庫。利用生貭能 源取代化石燃料亦可避免化石燃料燃燒化大量放出的 CO2、SOX、NOX。 酶 — 打開生物資源寶庫的鑰匙 — 生物轉換法 植物資源的利用需要將組成植物體的澱粉、纖維素、半 纖維素、木質素等大分子物貭轉換成葡萄糖等低分子物 貭，以便作為燃料和有機化工原料使用。生物轉換法式 利用酶將生物質降解為葡萄糖，然後轉化成各種化學 品。

63 生物質資源利用實例 生物貭資源取代燃料 實例1. 由生物質製造汽油 實例2. 由生物質製造天然氣 實例3. 生物製氫
採用生物質生產有機化學品 實例1. 1,3-丙二醇 實例2. 己二酸的生產 實例3. 聚乳酸 — 性能優異的功能性纖維和熱塑料

64 催化劑的綠色化 無毒無害的催化劑 1.代替硫酸、氫氟酸等液體酸催化劑的固體酸 無毒無害固體酸代替液體酸的成功實例
實例1. 分子篩代替三氯化鋁催化劑合成乙苯和異丙苯 實例2. 美國環球油品 (UOP) 公司成功研發了利用固體酸 (組成仍屬於嚴格保密中)代替氫氟酸合成線性烷 基苯(LAB) 。 實例3. 固體酸代替H2SO4、HF合成烷基化油(異丁烷、丙烯 或丁烯) 2.半導體光催化應用—TiO2 3.酶催化反應具有高效性、專一性及條件溫和的特點，是較 理想的綠色催化劑。

65 溶劑的綠色化 傳統揮發性有機溶劑的危害 — 進入空氣中後，在太陽 光的照射下，容易在地面形成光化學煙霧，會引起和加
劇肺氣腫、支氣管炎等多種呼吸系統疾病。 無毒無害的溶劑 — 超臨界二氧化碳 1. 改善噴漆環境的超臨界二氧化碳噴漆技術 2. 不破壞臭氧層的聚苯乙烯泡沫塑料生產技術 3. 減輕空氣和水源污染的超臨界二氧化碳精密清洗 4. 性能優異、環境友好的超臨界二氧化碳反應溶劑 隨著技術不斷創新與進步，使用超臨界二氧化碳技術必 將大量減少危害環境和身體健康的揮發性有機溶劑的排 放，減輕在全球經濟發展中由於傳統溶劑帶來的空氣和 水污染負擔。

66 產品的綠色化 發展注重功能性和環境無害的綠色化學產品 綠色化學產品的特徵 1.產品本身必須不會引起環境汙染或健康問題，包括不會對
野生動物、有益昆蟲或植物造成損害。 2.當產品使用後，應該能再循環或易於環境中降解為無害物 質。 綠色化學產品成功實例 1.化學殺蟲劑的一個新家族 — “ConfirmTM” Rohm & Haas 2.一種新的抗菌劑 — THPS 殺生物劑 3.一種環境安全的航海船底防污塗料 — “Sea-NineTM” Rohm & Haas

67 如何設計更安全的化學產品 一旦期望的功能和與之交聯的分子結構被選定，化學家 就必須努力地調整和修飾這個分子結構，以減輕任何潛
在的毒性或危害。為達到這個目的，經常採用以下幾種 基本方法： 1. 物質作用原理分析 2. 物質的結構與活性的關係 3. 避免採用毒性功能基團 4. 使生物利用度最大化 5. 使輔助的物質最小化

68 二、能源材料發展 儲氫材料 鋰離子電池 燃料電池 能源材料是ㄧ個非常廣泛的領域，也是本世紀材料科學的一個重要發展方向。 能源材料包括：
新能源材料：如太陽能的利用、風能、潮汐、地熱和海水的溫度差能源。 2.節能材料：如保溫材料、超導材料、高性能磁化材料和 分離膜材料。 3.儲能材料：包括高密度蓄電池、儲氫材料和燃料電池。 儲氫材料 鋰離子電池 燃料電池

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