散發時代光芒的玻璃
105/01/15
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范賢娟｜
臺灣師範大學科學教育研究所
古老產業的時代風貌
玻璃是一種透明、不透氣，又具有一定硬度的材料，主要成份是平常的砂石，經過高溫後急速冷卻而成形。其發展歷史與人類文明緊緊相依，可以上溯到千年以前。早期的玻璃比較脆，不耐高溫，僅能當裝飾品或陪葬品，但經過不斷改進後，玻璃製品逐漸進入高階的瓶、罐、杯等應用。隨著文明演進，玻璃用途更加廣泛，舉凡門窗、鏡子、電燈、櫥窗、茶几面、魚缸、眼鏡、手錶、溫度計、紅綠燈等這些充斥在人們四週的物件莫不皆為玻璃製品。
到了十七世紀科技興起，工業發達了，玻璃又被大量應用在光學、理化器材，以及工業用途上。時至今日資通訊時代，玻璃更廣泛地應用於光電子產品當中，如光纖通訊、電腦、手機、相機、平板等，這使得玻璃的需求逐漸擴大。
然而在傳統領域中，也會因時代的進步而對其有更新的要求，例如建築用玻璃，以往僅要求單純的透光即可，至現今已演變為多效能的建築帷幕需求，希望其能有隔音、隔熱、高採光、抗風壓等特性，甚且還演進為不需使用窗簾，大多是依照使用者的需求以電壓去控制窗戶的透光度。因為其所展現的質感，提升了建築物的價值，因此有建商就以「窗戶的品質決定住宅的價值」為訴求作宣傳。很明顯的，玻璃的這項新應用進化了這個傳統產業。
臺灣的玻璃工業
臺灣的玻璃產業在清朝時就已引進，日據時代則加以產業化、自動化，戰後雖仍有多家玻璃工廠，但是技術卻落後世界水準。最近臺灣加入世界貿易組織，面對了全球化的國際競爭，地域性保護的優勢不再，玻璃業者體認到為了自身的永續生存，必須不斷研發新技術，累積競爭力，積極轉型升級成高品質、多樣化與顧客導向的產品，才不至於陷入經營危機。
苗栗市聯合科技大學理工學院楊希文院長體認到這個問題的嚴重性，因此邀請了校內外相關專長的教授，一起成立「先進特用玻璃技術與製造合作聯盟」，提供先進特用玻璃技術製造與應用的交流平臺，善用產官學研各界資源去做玻璃資源的垂直與平行整合與運作，讓廠商可以獲得相關的專業知識、玻璃製程與檢測技術，還可提供專業人才的招募與培訓訊息、專業諮詢，並藉由定期出版的電子刊物，掌握到最新的趨勢與資訊。
為傳統產業加入知識與技術
楊院長表示，玻璃材料的檢測服務與專業諮詢，對會員很有幫助，因為這些檢測設備都很昂貴，不是單一中小企業可以獨力負擔的。但如果不做檢測，則廠商只能以土法煉鋼的方式去嘗試製作。反之，若參與了聯盟則可以較優惠的價錢來檢測玻璃產品的黏度、透光度、機械強度、耐化學侵蝕等特性，同時也能獲得相關知識，更容易找到最佳化的配方與程序。
對此楊院長也對國內一家相當具規模的玻璃廠作了善意的提醒，認為該公司的規模，應有自己的研發部門，不該省下採購基本的檢測設備的預算。顯然他對不同公司有不同的期待，小公司是該多幫助，但成長到一定規模楊院長也會希望對方能升級，在公司內部培養研發意識、並願意投入研發經費，從長期的角度來厚植自身的實力。
目前聯盟成員除了工研院之外，有21家公司，聯盟會針對廠商不同的需求提供客製化的協助方式，例如協助廠商去國外參展，或蒐尋相關專利以作佈局，或協助其自動化，或協助特定玻璃配方的研發或向政府單位申請專案經費等。如何找到對企業有幫助的方式，這就需要經常接觸溝通，累積互信。由於考量交通成本，因此聯盟服務的廠商以中北部為主。
目前還有一家新創公司在醞釀中，聯盟更是全力提供支持，讓他們在學校裡有獨立空間從事研發，還協助其徵才、尋找資源。楊院長很看好他們未來的發展，但也擔心過早曝光會被大廠夾殺，因此只能低調予以協助。
市場有冷熱，研究要耐得住寂寞
楊院長投入玻璃領域已有廿年以上的經驗，在過去這方面被視為是傳統產業，很少學者會有興趣，但他的指導教授鼓勵他：不論哪一行，只要做到專業，成為專家，就不會被淘汰。因此他秉持教誨長久耕耘這冷門行業，如今果然看到市場需求已慢慢活絡起來。
面對國內產業升級的需求，他的專業可提供很大的幫助，譬如當廠商想要提升玻璃的透明度，強度、或是控制熱膨脹系數等要求時，他都可以提供專業的建議，讓廠商很快找到適合自己的製程，縮短摸索時間，降低成本。
而他也因為對玻璃產業有充分的了解，因此會更審慎地考慮各項決策。例如玻璃是可以回收的，在聯盟中就有廠商是經營回收玻璃再製作成建材、鋪路材料，或在灰沉的色彩中加入了閃爍的光芒。但是強度增加三、四倍的膠合玻璃因為中間有層高分子塑膠物質，因此無法回收，所以在回收的時候要注意，甚至在一開始的時候就應該讓使用者了解，才能作出友善環境的抉擇。
此外玻璃的製造環境惡劣，溫度高且辛苦，年輕人不喜從事，故目前正面臨人力逐漸老化的窘境，因此楊院長希望能幫廠商自動化，以減少工人的辛苦，並能提升企業的產能。另外玻璃屬於高耗能產業，如何節能，也是他念茲在茲的事情。
高端的市場利基
楊院長自身也有技術受到市場的注意，他的團隊最近開發出「輻射劑量玻璃」的製作技術，這是種能累積計算周遭受到輻射量的一種材料，若配戴在有暴露輻射危險的人員身上，定期去偵測其遭受的輻射劑量，便可了解人身上所累積的輻射含量是否會超過安全標準。楊院長研究團隊所採用的技術與目前市面上競爭對手的方式相較，其計讀再現性佳、計量線性度高，而且也比較敏感。
楊院長此一特出的研究論文受到歐洲核子研究組織（CERN）的注意，他們主動與他接觸，希望能採購這樣的材料來製作工作人員的名牌，及檢視工作環境場域的輻射劑量，以確保工作人員的安全。
這讓楊院長相當鼓舞，為了對此項應用的醫學理論能有更深入的了解，他邀請了陽明大學生物醫學影像暨放射科學系的許世明教授，以及中興大學物理系鄭建宗教授一起加入研發，深入解決此項技術商品化所面臨的各項問題。若CERN的訂單可以成真，對產品將是個很好的認證與宣傳，後續的行銷將更具說服力。
在團隊的研究當中，發現輻射劑量玻璃雖然利潤已經不錯了，但只有單項產品仍不足以支撐一家公司。楊院長注意到如果能再製作計讀機器，或者生產機台，或許會更理想。不過這已經超過他的玻璃專業，尚需結合更多專業的人一起參與，需要更長的時間去醞釀。
從楊院長的訪談當中可以發現，這項古老的工業到了現代，不但沒有走下坡，反而衍生了很多的機會，端看怎麼去了解市場需要而加以研發，才可找到利基。楊院長建議年輕人不需要追求大量生產的迷思，而該思考如何運用已知的知識找到高端市場的需求。
或許有人認為玻璃產業是過了成熟期的技術，但現今新的應用、多元的需求，卻讓玻璃又再次散發出吸引人的光芒。
註：楊希文教授研究團隊獲科技部103年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱：電化學技術應用產學小聯盟，執行期間：2014/02/01~2015/01/31）。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的，係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量，以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟，以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。
