績效回顧與展望系列奈米火災與爆炸

　　依據?政院國家科學委員會於 2006 年估計，全球奈米科技應用年產值500億美元，預計十年後奈米科技市場產值將高達1 兆5 千億美元。若我國能將奈米化概念導入傳統產業製程，其衍生產值更可增加新台幣上百億美元以上。同樣的從經濟部研究中顯示，我國透過政府、學術界、研發與產業界不同部門的研究案整合，預估台灣奈米科技在2008 年將創造逾130 億美元的收益，而在2012 年的收益更可高達470 億美元以上。

　　而美國國家科學基金會更統計出，在2010~2015 年間全球奈米科技與材?的商機，估計有一兆美元左右，其中奈米材?約佔有三千四百億美元，半導體則有三千億美元，顯示奈米材?將是未來最具有市場潛?的項目。奈米科技為新世紀各項產業帶來全新發展機會。基此；各國政府莫不積極投入研發，以2004 為?，各國政府在奈米科技方面的投資金額約為46 億美元，其中美國、亞洲國家投資金額都是16 億美元，各占總數的35%，歐洲投資金額13 億元，占28%；各國中央政府投入經費比1997 年高出8倍。而每年全球在奈米科技之投資研發都持續成長，依統計全球奈米科技於2007年之投資金額就高達86 億美元。相同的我國在奈米科技之研發亦逐年增長，依?政院國家科學委員會所推動之「奈米國家型科技計畫」而言，我國政府預定在2003 年至2008 年投入6億美元，奈米產業化技術投資更占5%以上，由此可知台灣奈米產業架構已漸漸浮現。

　　再依經濟部統計顯示，目前國內已有70 多所公私?大學、8 個研發單位投入奈米科技應用研發，此外亦有400 家公司投入奈米相關事業，同時政府也推動「奈米標章」認證，鼓?國內外企業投資奈米科技事業。而工業技術研究院奈米研究中心更預估，我國奈米產業的年產值在2010 年更可達到1 兆台幣以上，約佔全球市場3%，其中奈米材?和化學製品的市場佔?國內奈米產業的40%以上。然而奈米材?的應用中，常?的奈米金屬粉體有三種，奈米鋁粉、奈米鈦粉以及奈米鐵粉，其中奈米鋁粉目前最廣泛的應用，為增添於高壓火箭的燃?內，作為加速劑、點火藥或是推進劑之用，經過研究及實際測試結果，奈米鋁粉可大幅提昇燃?的燃燒熱（約?倍多）及燃燒效?；奈米鈦粉能讓普通塗?增強其耐磨、耐腐蝕等性能，為目前海洋船體防腐蝕塗?中最具發展潛?的一項；另外，塗覆奈米鈦粉後的物品，其硬?及奈磨性也顯著提昇，並具有自我修?能?，可作為金屬或非金屬材?通用的修補劑；奈米鈦粉塗層還具有自我清潔的功用，根據大?吉?通化葡萄酒廠熱水罐內壁塗覆奈米鈦粉後，5 年內並未發現有結垢現象；另外，奈米鐵粉可作為高性能磁記?材?、磁?體、吸波材?、導電漿?、奈米導向劑以及環境工程上處?污染之用。

　　故總結上述優點，奈米鋁、鈦及鐵粉將為工業界愈加廣泛之使用。但是目前我們對奈米粉體之安全特性，幾乎處在未知或所知有限的窘境，更遑?奈米粉塵作業之火災爆炸的安全防護?。因此；如何能防範奈米粉體製程之火災爆炸以有效建構安全操作環境，實為當前刻不容緩之議題?。在粉塵爆炸防制措施中，除引火源之消除外，常?的安全措施計有惰性化措施、耐爆措施、爆炸洩放措施、爆炸抑制措施以及爆炸隔?措施等，無疑的在爆炸防制措施中，惰性化處?是最符合本質安全的防爆措施?。在收集國外惰性化防爆安全技術資訊(如NFPA-69)時，對奈米級粉塵並無相關文獻。

　　因此本研究將發展奈米粉塵惰性化防爆技術，期望所建構之奈米惰性化爆炸防制技術，能提供安衛主管關機構、安全專業機構、安全工程設計公司以及奈米粉體相關產業作為奈米級粉塵爆炸危害預防參考應用，以有效預防火災爆炸之發生，?低職業災害同時提升國內奈米產業之國際競爭?。進而營造政府、產業以及?工之三贏之局面。在粉塵爆炸防制措施中，常?的安全措施計有惰性化措施、耐爆措施、爆炸洩放措施、爆炸抑制措施以及爆炸隔?措施等，無疑的在爆炸防制措施中，惰性化處?是最符合本質安全的防爆措施?。

　　因此本研究將發展奈米粉塵惰性化防爆技術，除?延續去年所建?之奈米粉塵爆炸特性研究技術。今年本計畫將針對國內工業常用奈米鋁、奈米鈦以及奈米鐵粉塵，採用3 種不同?徑粉體為研究對象，並以氮氣為惰性化稀釋劑，藉由20 公升爆炸鋼球進?奈米粉塵限氧濃?特性?測及惰性化相關研究。

　　期望所建構之奈米惰性化爆炸防制技術，能提供安衛主管機構、安全專業機構、安全工程設計公司以及奈米粉體相關產業作為奈米級粉塵爆炸危害預防參考應用，以有效預防火災爆炸之發生，?低職業災害進而提升國內奈米產業之國際競爭?，本計畫預計完成目標如下： 1.提供奈米金屬防爆氮氣惰性化操作手冊本計畫將針對國內工業常用奈米鋁、奈米鈦以及奈米鐵粉塵，採用 3 種不同?徑粉體為研究對象，並以氮氣為惰性化稀釋劑，藉由20 公升爆炸鋼球進?奈米粉塵爆炸特性?測。

　　同時；並紀?完整之實驗程序，以建?奈米金屬防爆氮氣惰性化技術，最後將前述資訊彙整，並制定出奈米金屬防爆氮氣惰性化操作手冊。以提供未來相關研究機構或奈米產業進?奈米金屬防爆氮氣惰性化探討與發展時，重要依循之規範與標準。 2.奈米鋁、鐵、鈦惰性化的影響本階段將針對國內工業常用奈米鋁、奈米鈦以及奈米鐵粉塵，採用 3 種不同不同?徑粉體為研究對象，並以氮氣為惰性化稀釋劑，藉由20 公升爆炸鋼球進?奈米粉塵爆炸特性?測。

　　找出不同氮氣濃?、奈米粉體濃?以及奈米?徑等參數，對奈米塵爆特性之影響，同時；亦將前述之奈米粉塵之限氧濃?特性?測出，最後分析與彙整前述資訊，以建?氮氣對奈米粉塵惰性化影響之資?庫。並有效提供未來相關研究機構或奈米產業進?奈米金屬防爆氮氣惰性化參數設定時之遵循標準。 3.國外惰性化防爆安全相關法規分析與整?為使本研究案所發展出之奈米金屬防爆氮氣惰性化技術能國際化，並與全球接軌，本案亦將蒐集國際惰性化防爆安全相關規範，如美國防火協會(NFPA)、德國工程師協會(VDI)、日本防爆指針等等，並分析各國惰性化防爆安全相關規範分析與彙整。以提供未來國內工安主管機構或工安相關協會與組織，制定或編撰惰性化防爆規範時之重要參考依據。