第三章、 各國奈米材料相關議題前瞻經驗
3.3. 主要先進國家奈米材料研發機構與奈米材料前瞻議題
1. 美國奈米科技研發機構介紹
美國的奈米科技研發是在 2001 年起由國家科學暨技術委員會(The National Science and Technology Council, NSTC)主導，推動國家奈米科技方案(National Nanotechnology Initiative, NNI)，計有農業部、商務部、國防部、能源部、健康暨人力資源部、國土安全 部、司法部、環境保護署、國家航空署、國家科學基金、國務院、交通部、財政部、食 品暨藥品管理局、情報署等 15 個部會參與此項計畫，並由前 10 個部會編列研究與發展 經費。表 9 為 2007 年 NNI 之年度預算表。
美國國會更於 2003 年 11 月 20 日通過《21 世紀奈米科技研究暨發展法案》，授權美 國總統執行「國家奈米科技計畫」，指定國家科學暨技術委員會(NSTC)督導計畫的協調、
規劃及管理，依國家需要，設訂計畫目標及優先順序，協調跨部會共同編列計畫預算，
加強與地方政府、產業界、學術界的資訊交流，此外，並應向國會提交年度報告。本計 畫的主要內容：
• 評估聯邦政府之奈米科技研究、發展設立目標及優先順序。
• 對聯邦政府奈米科技研究、發展及相關科技挹注資金以達成設立之目標。
• 對奈米科技研究、發展及相關活動進行跨部會協調。
本計畫的重要工作計有：
• 發展對奈米科技的基本瞭解 。
• 針對研究機構提供經費。
• 成立先進科技研究中心網絡。
• 為各奈米科技研究機構建立一個優質並具競爭環境的網絡，藉以交換資訊、善用 現有資源。
• 確保美國在奈米科技發展與運用方面的全球領導地位。
• 加速產業界及新創事業對奈米科技研究及發展的運用與佈局。
• 為專業及研究人員提供有效之教育與訓練，以提昇專業素養。
• 加強有關奈米科技在道德、法律、環境及社會等領域的研究。
計畫組成領域(Program Component Areas, PCAs) 1. 探究奈米尺度的各種現象與反應過程；
2. 開發奈米材料；
3. 開發奈米設備與奈米系統；
4. 從度量衡的角度出發，制定標準化；
5. 推動奈米製造業；
6. 研究設備與儀器的獲得；
7. 社會面相的考量。
表 9 美國 NNI 年度預算表
Agency 2006 Actual 2007 Estimate* 2008 Proposed NSF(國家科學基金) 359.7 373.1 389.9 DOD(國防部) 423.9 417.2 374.7 DOE(能源部) 231.0 293.3 331.5 DHHS (NIH)(國家衛生院) 191.6 170.2 202.9 DOC(NIST)(國家標準與技術研
究院) 77.9 89.3 96.6
NASA(太空總署) 50.0 25.0 24.0
EPA(環境環保署) 4.5 8.6 10.2
USDA (CSREES)(農業部農業推
廣辦公室) 3.9 3.9 3.0
DHHS (NIOSH)(國家職業安全
與健康研究院) 3.8 4.6 4.6
USDA/FS(農業部林務局) 2.3 2.6 4.6
DHS(國土安全部) 1.5 2.0 1.0
DOJ(司法部) 0.3 1.4 0.9
DOT (FHWA) (交通運輸部公路
管理局) 0.9 0.9 0.9
TOTAL 1351.2 1392.1 1444.8
資料來源：NNI 網站, 2007
2. 美國奈米材料科技前瞻
美國奈米科技前瞻是由美國國防部於 1980 年提出 Ultra-Submicron Electronics Research，主要是要推動尖端科技的嘗試；1991 年 NFS 也頒發 3 百萬美元贊助金作為 奈米粒子製造與製程的科技計畫。2000 年 8 月，白宮提升 Kalil 的工作小組成為 National Science and Technology Council 的小組委員會，主要任務為實行 NNI 計畫並結 合民間力量組成 National Nanotechnology Coordinating Office（國家奈米科技協調會），
提供奈米科技相關議題，如奈米科技對環境的影響。目前此項投資集中於奈米科技運用 有直接關連且被認為對經濟、政府及社會具有重大影響潛力的九項領域，分別為：1.奈 米材料設計、2.奈米階段的製造、3.化學、生化、放射、爆炸偵測暨保護、4.奈米器具與 度量衡設備、5.奈米、電機、分子及磁學等、6.保健、治療、診斷、7.效能移轉及儲存、
8.微型器具及機械人與 9.奈米科技對環境的改善
相關研究著眼於加速將科學上的發展轉變成創新的科技，並使投資儘早有所收獲。
有關「奈米階段的製造」主要是要為傳統及新興科技尋找新方法，由於奈米結構具有極 小的質量，且由表面及體積大小的效果所主導，以奈米科技為基礎的製造過程與目前所 使用的過程，將大相逕庭。奈米結構需要新的器具、測試方式、工具、模型、方法與標 準以區別出奈米階段的材料與製程。惟有經由這樣的發展，具大量重複性量產的商品始 具經濟上的價值。由於實現奈米科技的利益為 NNI 的主要課題，「奈米階段的製造」是 否得以成功發展將成為 NNI 的最主要挑戰，此外，接踵而至的挑戰則為發展高品質、
多樣化的奈米階段製造基礎以利建構更為龐大的體系。
任何階段的製造過程都是一項複雜的程序，涉及許多設備及程序而將原料轉變為具 特性及特色的產品，且均需大量生產。原子與分子即是以奈米科技為基礎的製造過程中 的原料，且只有此等原料可被選為在奈米結構製程中成為最終產品的一部分。這種由下 往上的方法與目前的方式迥然不同，需要新的創見、發明及方法以改為製造過程，同時，
亦需發展新的工具與設備。
化工產業中的 Vision2020 是一個關注在加速創新與科技發展的產業領導組織。裡面 結合政府單位、產學研究機構與私人公司企業，已經有 240 個組織加入技術地圖的相關
發展計畫，共同研發的單位有 143 間公司、70 間大學、12 個國家研究室、10 個政府機 構與 5 個專業技術組織等等，一同為美國的奈米科技技術地圖作相關的研發與技術預測。
表 10 為美國 Vision2020 發表之奈米材料與奈米科技之應用能力與市場機會。
表 10 美國奈米材料之應用能力與市場機會 NO. 奈米材料與奈米科技之應用能力 市場機會所涵蓋之領域
1
低溫操作下的高選擇、高報酬、無 毒的奈米尺寸觸媒劑，應用在化學 與石化產業以及生物催化劑。
環境、能量、食品與農業、醫學與健康、
化學、製造業、土木建築、交通、電子 資訊產業、個人看護、紡織業、娛樂與 跨主題議題
2 有效率且成本低的太陽能電池 環境、能量、醫學與健康、化學、土木 建築、交通與跨主題議題
3 高效能、低成本的燃料電池與材料 環境、能量、土木建築、交通議題等等
4 高選擇、高容量的吸附劑
環境、能量、食品與農業、醫學與健康、
化學、土木建築、交通、電子資訊產業 與跨主題議題
5 新性質優先面臨的障礙
（分子辨識、氧的低滲透性等)
環境、能量、食品與農業、醫學與健康、
化學與跨主題議題
6
具備優良性質晶片新塗覆層（如：
低揮發性的有機化合物、多功能、
耐磨且效能高的薄膜塗層)
環境、能量、食品與農業、醫學與健康、
化學、製造業、土木建築、交通、電子 資訊產業、個人看護、紡織業、娛樂與 跨主題議題
7 對環境更友善(改良過的除草劑、殺
蟲劑、抗生素) 環境、食品與農業議題
8 新奇且多功能的肥料 環境、食品與農業議題
9 DNA 重組專用的奈米結構 食品與農業、醫學與健康與跨主題議題 10 具有量子特性的奈米結構奈米粒子
與薄膜塗層
環境、能量、化學、電子資訊產業與跨 主題議題
11 電子放射儀器 能量、醫學與健康、土木建築、電子資 訊產業、娛樂與跨主題議題
12 光電流與熱電子 環境、能量、製造業、土木建築議題 13 低成本之過度可燃氣體 化學、電子資訊產業與跨主題議題 14 強度佳、輕量的工業化與建築材料
環境、能量、食品與農業、醫學與健康、
化學、製造業、土木建築、交通、電子
資料來源：http://www.ChemcalVision2020.org，本研究整理
3.2.2. 歐盟
1. 歐盟的國際奈米材料科學研究政策
歐洲為全球最早開始進行奈米科學研究的區域，但由於當時並沒有歐盟加以居中協 調與規劃，因此在研究初期因為缺乏資金援助、相關管理上的支援，同時因為面臨專利 取得的問題，導致研究人員遭遇許多阻礙，西元 2004 年五月，歐盟議會(European
NO. 奈米材料與奈米科技之應用能力 市場機會所涵蓋之領域
15 超強度的黏著劑跟接合劑 食品與農業、製造業、土木建築、交通、
紡織業、娛樂與跨主題議題 16 用來製造強度與延展性佳的陶瓷、
金屬與金屬陶瓷合金的奈米材料
環境、能量、製造業、土木建築、交通 議題
17 奈米感測與奈米感測材料(生物感
測器、化學與環境感測器) 環境、醫學與健康、化學與跨主題議題
18 攜帶智慧型材料的感測器
環境、能量、食品與農業、醫學與健康、
化學、製造業、土木建築、交通、電子 資訊產業、個人看護、紡織業、娛樂與 跨主題議題
19 高能量密度的電池跟超電容器
20 新奇的合成樹脂(強度佳、防火、熱 電的良導體)
環境、食品與農業、醫學與健康、化學、
製造業、土木建築、交通、電子資訊產 業、個人看護、紡織業、娛樂與跨主題 議題
21 高溫、輕量且高強度的金屬跟陶瓷 能量、醫學與健康、交通、娛樂議題 22 具有特殊性質的低成本、高強度奈
米維度之纖維
土木建築、交通、紡織業、娛樂與跨主 題議題
23 新的藥學與醫學材料 醫學與健康、個人看護、娛樂議題 24 分子電子材料與設備 醫學與健康、製造業、電子資訊產業、
娛樂與跨主題議題
25 磁性奈米材料與設備 環境、能量、製造業、交通、電子資訊 產業、娛樂議題
26 光學計算 能量、電子資訊產業、娛樂議題
27 光學顯示器 能量、製造業、電子資訊產業與跨主題
議題
28 材料之修復、加強與保護 醫學與健康、個人看護、娛樂議題
Commission; EC)歐洲地區與國際社會發表一系列有關於奈米科技的專案計畫，以宣示歐 洲對於提高奈米科技競爭力的決心。
歐盟將其計畫分為五個主要區域：研究與發展(R&D)、基礎建設(infrastructure)、教 育與訓練(education and training)、創新(innovation)以及社會層面(societal dimension)。根 據預估，如歐盟計畫能順利推展，在西元 2010 年前將可望為歐洲創造上百億歐元的經 濟營收。歐盟議會也強調提高社會大眾對於奈米科技的認知，也同樣屬於整體奈米發展 計畫的一部分。另外，公眾健康、安全、環保問題及消費者保護也同樣被包含在此項議 題之中。目前，奈米科學及奈米科技仍屬於新興的 R&D 領域，其所必須解決與進行研 究的對象都存在於原子與分子的階層中。奈米科學在未來幾年內的應用是眾所矚目，且 必將對所有的科技產生重大影響。在未來，奈米科技的研發工作也將對人體保健、食物、
歐盟將其計畫分為五個主要區域：研究與發展(R&D)、基礎建設(infrastructure)、教 育與訓練(education and training)、創新(innovation)以及社會層面(societal dimension)。根 據預估，如歐盟計畫能順利推展，在西元 2010 年前將可望為歐洲創造上百億歐元的經 濟營收。歐盟議會也強調提高社會大眾對於奈米科技的認知，也同樣屬於整體奈米發展 計畫的一部分。另外，公眾健康、安全、環保問題及消費者保護也同樣被包含在此項議 題之中。目前，奈米科學及奈米科技仍屬於新興的 R&D 領域，其所必須解決與進行研 究的對象都存在於原子與分子的階層中。奈米科學在未來幾年內的應用是眾所矚目，且 必將對所有的科技產生重大影響。在未來，奈米科技的研發工作也將對人體保健、食物、