映入眼簾的是一支針筒,針筒內隱藏著微縮到肉眼看不到的微小物質─一艘潛水艇與五名裝備齊全的科學家。
咻的一聲,醫療人員乘坐潛水艇,被針筒打入病人的血液中,順著血管,瞬間來到發出警訊的患部,修復遭病菌侵入的傷口,再由眼淚排出體外。
這是一九六六年出品的科幻電影「聯合縮小軍」(Fantastic Voyage)經典的一幕,也是科幻迷對未來世界想像的極致。「這真是太神奇了!」你或許會這樣想,不過,或許最快在三十年後,在你我的有生之年,這樣的場景就會進入人類的生活之中,因為一項科技競賽的結果─奈米科技(nanotechnology)。
知名的諾貝爾物理學家理查.費曼(Rich ard Feynman)在一九五九年提出一項驚人的想像:「將二十四卷的大英百科全書全寫在一個針尖上。」現在,科學家說,這是可行的,只要縮小四千萬倍就可以了。
就像將地球縮小兩萬五千倍後,成為眼前的地球儀一樣,你不會懷疑它的可行性。現在,有一些人在研究將實物縮小十億倍的方法。因此,你會發現,這些肉眼看不見的物質,實際上會發生與原來的物性大相逕庭的特性,譬如特別強韌、超耐熱或導電性超強。
腦筋動得快的生意人,早就開始將這種特性製造成商品,大發利市,譬如永不沾污的馬桶,或是抗紫外線美白的化妝品。實驗室的科學家,想要利用這種特性,製造出取代現有高科技的產品,譬如取代以矽為材料的半導體,以及不污染的電池。所有這些瘋狂的想像,都跟它有關─奈米現象。
奈米現象
奈米是十億分之一公尺
物質在這個尺寸內會發生特殊現象
「奈米不是一種米,」國科會科學技術資料中心主任孟憲鈺笑著說,「也不是一項特定的技術,它是一個長度單位,以及在這長度範疇內會發生的特殊現象。」
一奈米(1nm)是十的負九次方公尺(即十億分之一公尺)。比起地球上最小物質─原子來說,它約莫是三到四個原子串連起來的長度,肉眼是完全看不到的。
但究竟一奈米到底有多大?根據《牛頓》雜誌的比喻,地球直徑的十億分之一約只有一顆彈珠的大小,也就是說,如果將地球縮小十億倍,就是一顆彈珠的大小。
第四波工業革命
對材料、電子、機械、生技影響深遠
十到十五年內,產值將達一兆美元
科學家們在近半個世紀間發現,物質在介於一奈米到一百奈米這個長度時,會發生特異的物理現象,可能是更堅韌、更有磁性、更能導電或更抗熱等,他們將這些現象統稱為「奈米現象」因此,奈米科技所研究的,就是介於一到一百奈米物質的性質,及操控這些物質排列組合的學問。
人類將奈米現象運用到商業用途上,不過是近二十年的事;然而,真正將奈米從實驗室中的研究主題,帶成商業人士之間熱門話題的人,卻是美國前任總統柯林頓(Bill Clinton )。
柯林頓任內的美國總統科技顧問連恩(Ne al Lane)在二○○○年曾公開宣示:「如果問我科學與技術領域最可能產生的明日之星,我會指向奈米科學與技術。」
差不多同一時候,最早做出操控奈米級原子儀器的IBM,其首席科學家阿姆斯壯(Jo hn Armstrong)也指出:「就像是二十世紀、一九七○年代微電子技術產生資訊革命,奈米科學技術將成為下一世紀資訊技術時代的核心。」
正因為如此,柯林頓宣布美國將以政府之力,傾全力投入奈米相關產品的研發,務使美國成為繼資訊科技後下一波科技競賽─奈米科技的盟主。緊接著,日本、歐盟甚至中國大陸與台灣,都陸續宣布由政府主導、重金投入奈米研發,唯恐自外於這波奈米科技競賽。
根據美國白宮科學與技術顧問會的估計,十到十五年內,奈米產品的市場價值將達到一兆美元,成為全球僅次於半導體的產業。然而,半導體發展近三十年,二○○一年全球產值也不過近兩千億美元;奈米相關研究現在才剛起步,十年內就要像噴射火箭一樣,快速爆發出將近一兆美元的能量,市場從何而來?
「主要是奈米現象對材料、電子、機械與生技四大領域,都會產生革命性的影響。」工研院奈米研究中心副主任蘇宗粲說明奈米因為影響範圍廣及高科技及傳統產業,因而可取代現有技術的「商機」,也直逼半導體的原因。
如果不是操控這些肉眼看不到小分子的儀器,在近十年內有革命性進展的話,奈米要從「科學」進展到「科技」,進而轉化為商機,速度不會如此之快。不過,在奈米最可能影響的材料、機械、電子與生技四大領域中,目前也只有奈米材料所應用出來的產品,目前就可在市面上買得到。
美麗新世界
徐旭東穿奈米外套,不沾灰塵又保暖
材料進入奈米尺寸,等於是全新材料
今年十月十九日,遠東紡織舉行五十三週年慶員工運動會,遠東集團總裁徐旭東身上穿著一件不起眼的夾克,不經司儀介紹,一般人不會想到,這是一件內裡含有奈米陶瓷顆粒、不沾灰塵又保暖的衣物。
去年開始,國內第一大建材公司和成欣業,因為將開發出來不沾污垢、自潔功能的釉料用於馬桶等衛浴用品上,而請來香港明星劉德華代言;一年後,搭上全球這股奈米旋風,客戶才知道這款神奇馬桶的魔力來源,就在運用奈米技術研製出來的釉料上頭。
另外,包括多年前轟動全球軍備界的隱形戰機,就是將大小只有奈米等級的材料做成塗料後,得以吸收紫外線,以使雷達難以偵側其方位的運用。而中國解放軍現在產製的隱形衣,也是運用類似的材料做成,具有黑暗中不易被分辨出來的功能。
傳統材料以塊材(bulk material)為主,隨著材料微小化到奈米尺寸,物理及化學性質就產生革命性的改變,等於是全新的材料,也就出現科學家前所未見的美麗新世界。
這也就是為什麼這麼革命性的科技,反而是傳統產業先一步有產品出現,預計十年內達到每年三千四百億美元的市場。
奈米電子
奈米碳管足以取代矽,用在IC元件中
也可能把TFT-LCD淘汰掉
然而,其餘如奈米電子、奈米生技及奈米機械,最早在二○一○年才會看到具體的進展。雖然如此,業界認為它對半導體等既有產業的衝擊,遠大於奈米材料。
如IBM、恩益禧(NEC)等國際大廠,早在一九八○年代即投入奈米現象的研究,目前的發現也指出,在操控小分子世界的儀器出現革命性進展後,科學家們已能透過操控奈米級世界中原子的排列,創造出一些奈米等級、具有比現在所有材料所不能及的可貴特性的材料,而這些材料所能製作出來新的電子元件,足以取代目前半導體的基本原料─矽。
經過操控奈米等級的原子生產出來的新原料,最有可能取代矽在半導體地位的,當推奈米碳管
奈米碳管是一種奈米尺寸的圓筒形碳管,特性是抗拉強度是不鏽鋼的一百倍,彈性極佳,彎折九十度仍不會斷(一般碳纖維管折九十度即會斷裂),導電性、導熱性都強,一般預期未來最爆發性的運用即在IC元件中。
預計未來的半導體將由奈米碳管合成,具有較現行半導體還高效率,而將奈米碳管合成而做成的顯示器原型機早已出現。由於其效能極高,有機會取代薄膜電晶體液晶顯示器(TF T-LCD)的地位。
韓國三星(Samsung)電子甚至預計,在二○○三年就要將奈米碳製成的顯示器推至市面,只是造價極貴,因為一克的奈米碳管高達六十美元,比一克只要十美元的黃金還貴。一般預料,一克要能降到一美元以下,大規模的商業運用才可能出現。
「至於奈米生技,最快要到二○二○年以後才有具體的進展。」孟憲鈺引用二○○一年亞太經合會議(APEC)的報告。亦即運用奈米級的醫療機器進入人類身體進行修復工作的分子機械,最快還要再過二十多年才能實現。
全球競賽
美國最先進,投入研究已有二十多年
亞洲以日本居首,企圖靠奈米翻身
目前在美國那斯達克(Nasdaq)市場,已至少有兩家以奈米應用為主要產品的企業掛牌,而且還有兩家是生產奈米儀器或設備的廠商。不過,各界也都認為,除了部分奈米材料及其應用外,奈米相關產品幾乎都還在實驗室階段,「何時由奈米科學進展到奈米技術,還待界定。」中研院物理所所長鄭天佐說。
其中,美國仍是公認奈米科技最先進的國家,特別是在奈米材料、奈米電子方面,仍擁有最多的相關專利,尤其像IBM等大廠,投入奈米研究都有二十年以上的歷史。
亞洲部分則以日本最具主導地位,「日本在半導體方面已失去先機,因而想靠奈米在下一階段取得領先。目前在奈米電子也屬領先地位。」曾在日本研究奈米十年,目前任史丹佛大學高級研究員的中國大陸學者黃德歡說。
至於中國大陸的奈米研究也已提升至國家級地位,中國大陸每年投入奈米科研的經費達人民幣數十億元,「而且,中國大陸是全球稀土金屬最大生產國,正是奈米技術的主要材料。」孟憲鈺認為,中國大陸是個不可忽視的對手。
由於整個中國目前也掀起一股奈米研究風,光是宣稱與從事奈米相關產品的企業就達三百餘家,「不過,大多數只是打著奈米的旗號,距離真正擁有『奈米產業』,其實還相當遠。」黃德歡觀察。
台灣狀況
台積電、友達等都與工研院合作
也有傳統業者開發出奈米原理的產品
很少有什麼技術像奈米一樣,全世界同時有這麼多國家都採取國家介入的方式主導科技的發展。孟憲鈺分析,因為奈米現象雖長久存在於自然界,但將其運用在商業上,卻是近幾年的事,誰先投入,誰就可能取得先機。正因為起跑點相差不大,台灣政府也積極想要鼓勵研發,特別是在籌資能力較差的傳統產業。
以台灣來看,在工研院所列出近百家有「投入研究奈米產業」的名單中,一半以上有跟工研院進行合作開發,如台積電(九十奈米的SRAM)、友達(場發射式顯示器)、錸德(儲存光碟)、東元奈米應材(奈米碳管生產)等。
這些廠商在接獲記者詢問時,多半以「目前尚在實驗室階段,還未有具體成果」的理由,婉拒採訪,可見現階段國內高科技產業對於奈米電子的發展,可說還在相當原始的階段。
而少數幾家有量產產品出現的企業,也多是屬於奈米現象的簡單應用,如王永慶其台塑集團其下的福懋(光觸媒)。經常被工研院拿來做為奈米發展範本的高銀化學,就是與工研院合作,發展奈米表面處理的簡單應用。「先做簡單應用、容易上手的產品;複雜一點的應用,目前還在跟其他廠商開發中。」工研院尖端材料實驗室研究員游元鵬說。
還有部分廠商是自行研發,後來發現產製過程中即是運用奈米原理,而被工研院列入名單中。如在馬桶上塗布奈米級的釉藥,再放到一千多度的窯中燒烤,以得出不沾灰、防垢的「超級馬桶」。「最近半年接待來自全國的參訪團就應接不暇。」和成欣業總經理陳振乾說。
雖然政府在去年宣布,六年投入近兩百三十一億元的資金發展奈米相關產業,但相對而言,國內在奈米相關產業的發展仍屬起步階段。「現在談投資奈米產業還言之過早。」華鴻創投技術長謝志宏以創投的眼光說。
正因為現在投資為時尚早,因此,這波奈米熱並未出現網路熱潮的泡沫現象,「但各國都由政府來主導奈米的發展,顯示這個方向是對的,而且,我們要從這個時點就開始注意它的進展。」謝志宏說。
篳路藍縷
沒有理論可考,而且研發成本昂貴
仍在原始階段,但「這次不需要四十年」
雖然如此,奈米相關產品發展,對逐漸步入黃昏的傳統產業而言,不啻是一劑可能的續命仙丹。但除了仰賴工研院等研發單位的技術移轉外,傳統產業想要經由發展奈米來鍍金,談何容易?
生產奈米級中草藥的九鼎生技技術總監楊建新指出,對傳統產業來說,要切入奈米相關產業只能仰仗「雙盲法」,因為不知道投資會不會有商品出來?也不知道製程上能否量產成功。
楊建新感慨的說︰「因為自始至終都沒有理論依據支持或參考。」他曾在將人蔘研磨到奈米級顆粒的過程中,人蔘因為小到奈米等級,物性改變,居然突然爆炸,把通風管都爆掉。
而在研發的過程中要耗費的人力、物力,也不是小資本的傳統產業玩得起。從事食用金研製,有能力將黃金做到奈米等級的全球奈米科技總經理唐上文指出,除非材料便宜,製程相近,廠商才有可能轉用奈米的製程,所以先驅者要很有決心。
此外,奈米材料雖然製造簡單,但如何精確控制尺寸,與合成各種成分的奈米材料,才是know-how所在。
奈米產品顆粒太小,用傳統顯微鏡無法檢視,非得使用先進、一台造價數千萬的電子顯微鏡,才能確認其特性。
京華堂最早研製出奈米級金子時,由於物性、活性都與以往的經驗大相逕庭,彷彿發現了一個全新的物質。但它卻得托人帶到美國去檢驗,才能確認這已正式進入奈米領域。
而從事化妝品生產的聖兒莉化妝品實驗室執行長羅宏丞則說,自己繼續研讀博士班的原因之一,也是為了就近使用學界的儀器等資源。
面在聖兒莉每次有了新的研發成果,連去最近的中山大學登記,都要排上一個月的隊,一天的使用費用就要六萬塊,「但還是比買一台電子顯微鏡划算多了。」羅宏丞說。
奈米對台灣未來有多少商機,和多少衍生的工作機會?
雖然有關奈米的討論沸沸揚揚,但是,「就像人們不懂原子還是活得很好一樣。不懂奈米,明天也不會變天,只是,可能喪失一些機會。」孟憲鈺笑著說。
謝志宏指出,目前奈米相關產業的發展就好比是在四十年前半導體發展最原始時期一樣,尤其是奈米電子,其實還只是實驗室內嚴格控制下的產物,不僅是穩定性不夠,更遑論量產。
「三十年前,產業界才發現矽是用在半導體最好的材料;十五年前,最先進的晶圓廠是六吋廠,而且還要女工抱著wafer(晶圓)送入生產線,」謝志宏說明,現在奈米的進程其實還相當原始,「不過,這個發展時間一定不需要四十年那麼久。」
也就是說,三十年前,念了半導體相關學位的幸運者,比別人更有機會接近財富、聲名與地位的大門;如果,二○一○年奈米相關產業產值將會僅次於半導體,那麼,現有的電子、材料、化學、物理等跨領域人才,要如何早一步接觸奈米的美麗新世界,並用創意打造台灣的奈米商機,就靠這十年的努力與創新。
理想中的電池是什麼?它不會在重要客戶來電前突然斷電,或許三個月充電一次就搞定;理想中電池的極致又是什麼?它讓你終於擺脫烏煙瘴氣的汽油車,使台北市也擁有瑞士山城的清新。
運用奈米表面處理技術做成的電池,已在加速縮短這個夢想的距離。
不織布奈米化後發現新特性
可使充電電池壽命延長一年
五年前,工研院的研究人員發現,將不織布表面做處理,也就是將其表面粒子奈米化所產生的特殊現象,運用在可重複充電電池的原材料─電池隔膜之上,一方面可以增加電池的使用壽命,一方面也可使電池的可充電次數,由三百五十次提高到五百次,延長電池使用年限約一年。
如果再配合電池的正負極也做奈米化處理,效用還更高,電容量最高可提高兩倍至三倍,而體積則可縮小至原來的二分之一或三分之一。「台灣的奈米技術五年內可望使手機待機時間長達一百天(目前最長一個星期)。」工研院材料所所長劉仲明說。
像應用在手機這種小體積產品的電池,只是奈米電池隔膜的初級運用。工研院正在研究將這個技術導入電動車上頭,期望阻礙電動車發展瓶頸─電池容量太少、體積太重、生產成本過高的問題,能夠透過奈米技術的應用而有所突破。
第一個拿出成績單的公司,是一家成立已屆三十年、以化學材料起家的高銀化學,它的奈米技術,正是工研院在奈米電池方面釋出來第一項技術,也是工研院材料所第一項量產的奈米技術。
致力擺脫十九年污染的惡名
如今反而變成環保能源的代言人
民國七十二年,在桃園縣觀音鄉發生台灣第一樁鎘米事件,雖然年代久遠,但事件的主角高銀化學,十九年來污染的陰影仍如影隨形。如今,運用奈米技術發展的省電電池,甚至更具環保概念的電動車,讓高銀成為環保能源的代言人。
十九年前的污染事件背後,代表的是台灣化學產業的危機,以及必須轉型的迫切。
高銀化學總裁鄔宗明在內部有一項務必親自參加的會,那就是所有對外合作案。從最初步的簡報開始,鄔宗明不放過任何一個企業轉型的機會,而八十六年工研院想要尋求材料商參與奈米電池開發時,鄔宗明敏感地嗅出:「機會來了。」
當時,工研院發現不織布奈米化後,原來的材質會因表面顆粒奈米化後物性改變,原來的不織布會由「不親水」變為「親水」,而由此一特性製成的「高溼潤性電池隔離膜」,有機會運用在電池裡。鄔宗明指示員工「研究、研究」,至此,為高銀開啟一扇進入奈米世界的大門。
著眼全球市場,投資義無反顧
從頭學習到量產,孤軍奮戰五年
雖然技術來源是工研院,然而,高銀對這個創新技術的堅持,是讓這項「前無古人」的技術,能夠歷經實驗室與量產挑戰,並順利移轉到高銀身上的主因。
事實上,高銀並不是最早參與計畫的廠商,卻因初始參加的兩家電池商認為自己的產量不夠大,自己的需求量只占材料產量的一○%左右,其餘九成的產能還要重新去做市場開拓,因而第一期結案後就退出。
但對原本就從事材料產業的高銀來說,原來的市場就著眼於全世界,因此,最後只剩高銀孤軍奮鬥,一堅持下去,就是五年的光陰。
找出讓不織布奈米化的量產技術,是第一道關卡。高銀副總莊文豐指出,不織布的原料少說也有幾十種,經過多次試驗,才從美國找到一種特殊的不織布。此外,奈米化後的不織布活性很高,一不小心就會「爆炸」,經過多次實驗後,才找出液態保存的最佳方式。
導入量產是另一個關卡。莊文豐指出,由於國內並沒有過這種產品的製程,買不到現成的生產設備,最後找到生產不織布的設備商,並從頭設計起,才克服無處可學的困境。
人才是最大關鍵
高銀七人團隊至今仍在
最大的關鍵還在技轉後能否留住新技術的核心所在─人才。工研院尖端材料實驗室研究員游元鵬指出,技術移轉最擔心的就是人才學會技術後,就被對手挖角。因此,為了留住人才,企業派去承接技術的人才,經常是不一定夠格但卻是老闆的親信。
但高銀不僅一開始就派遣一位化工人才全程參與,現在的七人團隊都還都留在企業,除了公司許諾的自立門戶夢想外,也顯示高銀的企業文化能夠吸引住人才。
此外,高銀對大額投資的勇氣,也令人佩服。實驗室要進到量產化階段,投資額馬上由新台幣幾百萬元跳到近一億元。以高銀去年營收十七億三千萬元來看,化學材料毛利約在一三%左右,幾近於去年獲利的一半。
對於新投資,鄔宗明沒有一點遲疑,他當著工研院及公司內同仁承諾說:「我跟你們走到底。」游元鵬對此印象極為深刻。
高銀的技術價值有多高?游元鵬指出,目前全球共有四家電池隔離膜的供應商,高銀是唯一一家台灣廠商,也是唯一一家運用奈米現象生產電池隔離膜的廠商。他說︰「目前有另外兩家廠商想要直接購買技術,而非自己花時間從頭研發起,可以想見這項技術有其困難度,非短期內可以發展。」
因緣際會成為奈米先驅
與異業結盟,預期的發展商機無窮
一九九七年因緣際會加入工研院研究計畫,讓高銀成為國內量產奈米產品的先驅,也促使高銀正式切入高科技材料領域。
從八十九年開始量產之後,去年為高銀化學帶進新台幣兩千萬元的生意,目前在全球電池隔膜的市占率在七%,產品毛利在二五%左右,預計今年可帶進六千萬元營收。「等到奈米技術應用到更多領域後,我們再直接以科技股掛牌。」莊文豐說。
根據工研院估計,全球鎳氫式二次電池所需之隔離膜市場產值約十八億元,高銀的量產成功,也打破過去電池隔離膜幾近百分之百由國外進口的局面。
明年,高銀的電池預計可以順利應用於鋰電池上頭,而鋰電池隔離膜的產值更高達一百二十億元,這也是預計明年鋰電池量產成功的高銀下一個目標市場。
不過,高銀的野心還不止於此。身為量產奈米產品成功的先驅,近一年來想要運用高銀的經驗於更多應用市場的合作案,紛至沓來,與異業結盟將爆發的商機,想像的空間很大,莊文豐認為,這裡面蘊藏的生意機會才多!
雖然高銀目前已經是全球奈米電池隔離膜先驅,不過,真正能損益兩平的時點在於明年;而被高銀寄予厚望的「其他應用」,未來要投入的資金不會比現在少。高銀想要靠奈米的 know-how,從傳統產業躍入高科技,顯然這只是一個美好的開始。
馬桶不會沾污垢還抗菌,涼風扇不只涼還會除臭加殺菌,這些新創意是兩家加起來一百一十九歲的「老」公司─和成欣業與台灣日光燈,碰上奈米後的結果。
台光是台灣歷史最久、規模第一大的日光燈廠商。台光去年十一月底成立納米科技事業部,希望在燈具市場逐漸萎縮的未來,提高燈具的應用範圍,甚至顛覆自己的定位。而第一個想到的就是涼風扇。藉由與中科院合作的全球專利奈米級燈管,和涼風扇協力廠商合作,可以讓涼風扇達到除臭甚至殺菌的功能。
台光納米科技事業部副總經理王瑞山說:「這是不得不走的路,因為不轉型就看不到未來。」
翻開台光的年營收,從民國八十四年的新台幣四十二億六千萬元逐年下降,到去年為止,只剩二十六億八千萬元,跌幅達三七.八%,近五年投資報酬率則為負九一.四九%。「從前年開始,燈具市場每年萎縮一○%,我們的股價也從八十四年的六十幾元,跌到現在的三元。」台光董事長鄭楠盛無奈的表示。
傳統燈具市場已飽和,營收年年下降
衛浴設備榮景已過,單月只賣三萬套
對台光而言,蛻變成「科技」照明製造業是一定要走的路,儘管路不好走。而對和成來說,情況也是如此。
清晨五點半,在桃園縣八德市一間三萬坪的工廠裡,三百名穿著淡藍色制服的作業員正要開始一天的工作。這裡是和成的總部,也是台灣半數以上家庭的馬桶誕生地。如今披上奈米科技的外衣,和成總經理陳振乾語氣堅定的說︰「希望這是和成的第二春。」
和成的第一個春天已經是十年前的事。當時台灣房地產一片欣欣向榮,和成的衛浴設備一個月可賣出七萬套。它的高峰期在八十二年,總營業額是六十五億元。從此之後,和成隨著房地產景氣一路下滑,到了去年,雖然市占率仍超過六成,但總營業額只剩二十九億元,一個月只能賣出三萬多套。
和成副總經理陳國順解釋,以和成阿爾卑斯系列為例,在當紅的時期一個月可以賣出三萬套,現在只剩下三千套,足足少了一個零。不景氣也反映在股價上,和成曾經在八十二年登上該類股股王(編按︰當年股價最高曾達兩百元),如今卻只剩五元。
台光六年前看見技術,卻找不到市場
研發階段有工程師受感染,情況嚴重
許多傳統產業都深知,唯有轉型才能生存,但這條路其實篳路藍縷,因為從研發到產品上市推廣,是一條相當漫長的路,有時候連明天在哪裡都不知道。
八十五年,台光在日本市場看到了光觸媒技術,當時國內還沒有廠商開發這個技術,因此台光和中科院洽談發展事宜,至今已先後投入了一億多元在研發上。
鄭楠盛感嘆的說,其實現在看到的奈米光觸媒燈管,只是當初三種奈米研發產品的一種,其他兩種(變色玻璃與隔絕大哥大電磁波塗料)由於找不到市場,加上都是用別部門賺來的錢來補貼這部分的支出,所以公司在九十年年底時決定刪除這部分的預算。原本公司高層打算連燈管也放棄,但是在他以及研發團隊的堅持下,才保住了這條產品線。
研發的艱辛過程,王瑞山感觸良多。他眼睛泛紅、激動的說,研發奈米光觸媒技術時,有一位工程師因為被實驗室裡的細菌感染,臉部因此腫為兩倍,而且上吐下瀉,慘不忍睹︰「研發這條路很孤單。」
即使研發過程如此辛苦,但卻未必能得到掌聲。去年的試銷期間,由於售價高出一般燈管近四倍,內部員工反對的聲音很大。
當王瑞山站在台上介紹這項產品,底下員工竟然毫不避諱大聲的說:「這要賣給鬼啊。」他形容自己像「過街老鼠,人人喊打」。
和成每年投入營收三.五%做研發
從探索到產品上市花了兩年半
類似的情況,也在和成發生過。從奈米馬桶研發摸索到上市,共費了兩年半時間,由擔任材料研究部的高級專員陳世傑領軍,帶領一個七個人的團隊。
到底什麼樣的塗料奈米化後,衛浴設備可以不沾垢?陳世傑說,光是找尋何種原料可做為奈米塗料,就花了半年時間,前後反覆試過十多種材料,但效果都很有限。
直到發現釉藥是最適合,並製作成奈米級粉末,又是另一個半年。「感覺不到有人支持,是過程中最大的挫敗。」他嘆了口氣回答。
即使如此,但和成每年還是投入占年營收三.五%的經費做為研發。這對一家從八十六年來,營收就以每年二○%下滑的公司而言,是在面臨生死存亡之際不得不做的投資。陳國順無可奈何說︰「公司五年內從二千五百人縮編為現在的九百多人。」
目前,兩家公司都是國內少數真正將奈米科技應用在商品化量產的傳統產業。台光的奈米風扇今年四月到九月,只賣了一萬五千台,市占率僅○.六%。
不過,台光奈米科技事業部經理黃處俊樂觀預估,明年會有十倍的「爆炸性」成長;原本只有十人的納米科技事業部,也計畫在未來獨立出來成為一家子公司。「未來還會有一些大家意想不到的產品等著推出。」鄭盛楠說。
另一方面,和成的奈米衛浴產品,從去年八月推出至今,營業額七千多萬元,預估明年的市場有三億到五億元。「我們將在明年開始把中高價位系列的衛浴設備也加上奈米,以增加獲利。」陳國順信心滿滿的說。
公司對產品有信心可以理解,但是信心和獲利之間不是絕對正相關的一條線,況且,真正的挑戰才正要開始。
價格較一般產品貴一大截
如何創造市場需求是最大課題
雖然兩家企業都是發展奈米產品的先鋒,但這不是一條一勞永逸的路。
以台光的奈米日光燈而言,製作方式是在日光燈管加上一層玻纖布,雖然讓日光燈具有抗菌效果,但照明的效能卻硬生生的降了五成,目前妥協的作法是一雙燈管中只裝一支奈米燈管,以兼顧照明與抗菌的效果。
價格是另一個跨向獲利的鴻溝。目前一台奈米涼風扇售價是一般的八倍以上,奈米馬桶則貴一五%以上,如何在市場飽和的空隙中創造需求困難度不低。對於這點,王瑞山也承認:「台灣對於空氣品質的要求沒有日本來得嚴格。」
換句話說,和成與台光都面臨的一大挑戰是來自於科技本身的雙面刃。一方面,技術獨門可使公司有創新的商品問世,但重點是,這樣的科技產品在現階段無法降低成本與售價的情況下,「超強」功能性,顯然也同時降低顧客對產品的期望值與購買欲。
台灣目前傳統產業市場胃納已經不可能增加的情況下,「發展奈米產品只能藉由提高單價來增加銷售額,長期而言,對銷售數量以及市占率的幫助有限。」和成的競爭對手、電光企業總經理室特級專員陳勇志說。
從創新到獲利,挑戰重重
市場經濟將決定新科技的價值
陳勇志認為,成熟產業的共同特點便是成長率趨緩甚至下跌,因此短期內期望藉由產品差異性來達到實質的獲利,有一定的風險。
和成與台光的創新精神是台灣產業最缺乏的,然而能否將創新轉換成實質的鈔票,還是讓研發的挫折繼續延續在市場上,值得觀察。
如同國科會科資中心主任孟憲鈺所言,技術落實商業化是一段遙遠的路。鄭楠盛也承認,台光在商品化的最後一刻都還在尋找市場在哪裡,也曾經因為要異業結合或者自行生產,而使方向錯誤,改變整個生產計畫。
因此,台光與和成未來在產品的售價上必定要再下降,消費者沒有義務負擔廠商轉嫁的研發成本,否則產品的競爭力並不高。
台光試圖在涼風扇與空氣清淨機之間創造出新的產品線,甚至在未來推出更多複合功能性產品,挑戰現有的產品定位,這必須有一套嚴密完善的計畫。
在現今一窩蜂「為奈米而奈米」的熱潮中,市場經濟將會決定最後的贏家。將奈米技術引入傳統產業,的確可為傳統產業帶來新氣象,不過,由於奈米產品的價值是在奈米材料上,這些先期投入的廠商,如何進一步掌握生產奈米材料的專利與技術自主性,才能建立技術的門檻。而避免跟隨者的模仿,恐怕是在奈米熱風光之餘,下一步必須面對的挑戰。
把奈米塗在臉上、吃進肚子、加在酒裡,是生物科技奈米化的應用趨勢,換言之,奈米科技可不只是在日常生活四周,如今更進一步,是要進入我們的身體。
聖兒莉國際、九鼎生物科技、全球奈米科技,三家規模不大,也很年輕的公司,卻致力研發對身體有益的奈米技術。它們同樣都懷有夢想,也企圖在生技市場裡各據一方,只是,市場願意給它們機會嗎?
奈米化妝品、中藥與奈米級黃金
奈米生技的發展在台灣生根
屏東縣潮州鎮放眼望去,盡是檳榔樹。藏身在鄉里田間的一棟矮房,聖兒莉執行長羅宏丞說的房子,是研發奈米化妝品的總部─一家小企業發跡的地方。
聖兒莉累積先前十多年幫忙代工的經驗,民國八十八年開始自創品牌,與成功大學、台灣大學研發合作推出了奈米化妝(保養)品。
「我們的關鍵技術在於製作奈米級囊球,以及將所需的活性成分放進去,使囊球可以下沉到表皮層,增加產品效能。」今年三十四歲,仍在學的成大化工博士羅宏丞,講起這個研發五年的獨門技術時,欣喜寫在臉上。
這個表情同樣在全球奈米科技總經理唐上文臉上找得到。一家十三年前做金屬代工,到現在專研奈米級的黃金,成為台灣第一個準備量產的公司,唐上文說︰「奈米金可以加在酒裡,加速熟化過程,會讓酒變得更香。」
除了化妝品、酒類,連古老的中藥材也要跟上時代,開始「奈米化」。走進九鼎生技位於台北的辦公室,一進門就聞到濃濃的中藥味。九鼎生技研發總監楊建新說︰「把中草藥磨得這麼細,才能提高人體的吸收率,發揮功效。」取代過去熬煮的費時方式,還可以和其他食料結合,朝生技產業的方向調整。
三家資本額加起來才新台幣四千萬元的公司,野心勃勃的一腳跨進奈米生技這個新領域,推出號稱效能強大的商品。
然而,預計在二○二○年全球奈米生技市場才會成熟,所以眼睛看到的這極大商機,卻也是「傷」機潛伏,障礙不少。
談到當初選擇發展中草藥微小化,楊建新坦承是因為「沒人碰,市場有潛力」。身為市場先行者,「沒有人可以問」是他最大的感慨。
和九鼎生技一樣,唐上文也坦承沒有前人的一條路,走來很辛苦。他常常只能查閱外國期刊、技術報告來補強。
創新的代價可能相當驚人
落實商品化,還有長路
創新是企業成功獲利的關鍵因素,然而一不小心卻也可能因為「衝過頭」,導致公司出現危機。
從實驗室走入量產中間的「距離」,曾經讓聖兒莉在八十四年因為委託代工的品質發生問題,損失近千萬元,差點倒閉。
羅宏丞嘆口氣說,實驗室十公克和生產線上的一百公斤,品質有時會不一樣,量產放大後的穩定度很難控制。所以即使到現在發展出新奈米化妝品,公司平均一個月還是會倒掉二、三公噸的原料,占總原料成本的一成,每個月一、兩百萬元的材料費就這麼泡湯了。
奈米生技產品從技術落實到商品化,是需要相當長的實驗,不斷做科學的驗證,以及人體實驗,「但是台灣有許多廠商以奈米做噱頭,把消費者當作白老鼠!」國科會生物處處長魏耀揮激動的說。
魏耀揮表示,目前台灣的奈米生技都還只是在萌芽初期,但是學界都還在試驗的階段,有些廠商就急於投入產出,是不負責任的作法。
工研院生醫中心研究員舉例表示,連他們都還在研究如何控制粒徑的「均一性」(編按:大小一致),卻已經有廠商宣稱可以控制粒徑大小都一樣,基本上這是必須存疑的。
而所謂奈米生技產品,尺寸越小並不等於品質或效果越好,重要的是以人體吸收無害為前提。楊建新說,中草藥沒必要做到一百奈米以下,因為會有新的特性出現,有時反而對人體有害。
因此他們的產品嚴格上說只是「奈米化」的產品,並不是真正的奈米中草藥。「所以市面上如果有產品號稱自己是奈米中草藥,那一定是假的!」他說。
進入人體有無危害,是最受質疑處
副作用要花上二十年做實驗才知道
對於這點,同樣只做一百奈米以上的全球奈米科技也必須嚴格把關。因為奈米金進入人體,大家第一個想到的是有沒有危害?學界也有質疑的聲音。唐上文認為,金箔在日本已經流行久遠,對人體並無害,奈米金雖然粒徑更小,然而身體其實是可以代謝的。
但他承認,目前最大努力結果是「找不到副作用」,而不是學界所希望的「沒有副作用」。因為那必須花上二十年做實驗,「全世界即使是許多大品牌也都沒有做。」他無奈的表示。
這顯示出學界與業界的看法有落差,其中又以奈米化中草藥所引起的爭議最為激烈。工研院生醫中心醫藥組李連滋表示,有些中藥材磨成太細的粉末,會把細胞破壞,可能會導致新的效果是以前沒有的。關於這部分,楊建新很不客氣的形容國內中草藥研究的學術單位「只會動嘴巴,不會動手做」。
對於兩造說法抽絲剝繭後,反映出更深層的解讀,那就是目前台灣甚至全世界對於奈米產業,尤其是生技,缺乏認定標準。
目前全世界都沒有一個標準的檢測機構或認證機制,可以幫助消費者去辨識奈米產品的良莠,「事實上是需要有一個國際的標準。」國科會科資中心主任孟憲鈺說。
當政府敲鑼打鼓投入二百三十一億元時,對於相對應的配套機制卻沒有建立。魏耀揮說,奈米生技產品上市,現在政府都還未制訂新的規範管理,顯示出「政府的心態比較被動」。
此外,生技業的人才不足以及政府機關的多頭馬車,無法整合都會是未來台灣發展奈米生技的障礙。「未來的奈米產品更多,問題會更嚴重。」他下結論表示。
例如前一陣子「奈米豆漿」造成討論,原因很簡單,大家都不知道什麼是奈米,老闆以為是一種米,就騙顧客這是用特好的米所做的豆漿,其實和一般豆漿相同,民眾也上當。魏耀揮表示,教導民眾認識奈米,以及建立消費者機制是相當重要的。
同樣的事情,大陸也發生過。今年大陸發生一起極為轟動的「奈米水官司」,消費者喝出了毛病,反映出大陸市場上奈米產品的檢測與品管有瑕疵。「你看,我都分不出究竟這是不是奈米中藥,更何況是一般消費者。」工研院奈米科技研發中心副主任蘇宗粲拿起從大陸帶回來「號稱」的奈米中藥粉末,無奈的表示。
打著奈米招牌,卻不一定是奈米
有心發展奈米生技,要忍得住寂寞
目前市面上許多奈米產品包括奈米口紅、奈米食品等,都宣稱有很好的「神奇」效果,但是由於沒有標準,所以也「都是」標準,這時就可能會出現「劣幣驅逐良幣」的市場效應。
由於仿冒品成本價格便宜,反而會使真正具有效果的奈米產品遭到排擠。「只能用五天和用五年的看起來都一樣,很難辨識。」美國史丹佛大學研究員黃德歡談到市場,不禁搖頭。
根據美國國家科學基金會(National Sci ence Foundation,NSF)的市場預估,二 ○一五年全球奈米生技醫藥相關的市場將占一八%,高達一千八百億美元(約合新台幣六兆三千億元),前景值得期待。
然而,實際上,要在這塊市場上獲利的進入障礙相當高,而且要能堅持下去,忍受只問研發不問營收的階段,因為春天不會來得太早。
由於市場發展還在起跑點上,所以國內的大廠都在等待時機。工研院奈米科技研發中心經理蔡嬪嬪表示,目前國內有關奈米生技大公司其實都還在「觀望」,常用的伎倆,就是等到上游小廠研發出成果,再以專利購買合作的方式介入下游的產品端。
大公司注重的是市場而非研發,因此往往等研發技術成熟時再切入市場。「統一、味全、泰山都與我們接觸過,目的就是要買專利授權以及一年兩百億的酒類市場。」唐上文說。
如今這三家公司都想打下一片江山,但是產品太早進入市場,在政府機制尚未健全、消費認同有疑慮、產品品質參差不齊,及專業人才缺乏的前提下,會不會成為市場的「犧牲打」?尤其,生技產品須經歷複雜的人體實驗過程才能上市,商業化的路還很長。
再者,以台灣「淺碟文化」的社會特質,能否持續深入奈米生技,「撐」到研究出現突破性成果,是未來令人擔心的問題。
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