在激烈的競爭之中,採用先進材料和化學製程的製造商必須生產高品質、獨樹一格的產品,同時必須控制成本,因此難免承受越來越大的壓力。

為開拓成長之路,並且避免與多變的市場需求脫節,現今的製造商開始尋求可行的解決方案,運用 Waters 的分析與分離技術產品組合提升品質,同時達到區隔產品的目的。我們列舉了該領域製造商經常面臨的各種製造方面的挑戰,包括:染料敏化太陽能電池的研究開發;液晶材料的研究開發與製程品質管控;電致發光材料的分析方法;有機化學合成中的雜質剖析與鑑定,以及合成結果驗證;鋰離子電池解決方案,以及強化有機電致發光材料產品的競爭力。我們認為這些實務面的應用討論對於化學與材料科學產業日益複雜的各項挑戰將有所助益。

機能材料的需求量越來越大,因此,現今的公司有義務開發並提供注重人類及環境影響與監管規範的安全產品。PFOA(全氟辛酸)及相關物質亦屬管制化合物,歐盟的 REACH 監管規範將於 2020 年 7 月 4 日起予以設限。監管限制特別將材料中的 PFOA 含量限制減低到 25 ppb,因此,對於 PFOA 高靈敏度定量分析及減少與控制外界污染的需求開始增加。若採用不受背景污染影響的分析解決方案,能夠靈敏偵測並準確定量微量成份,對獲利能力與品牌聲譽均能發揮助益。

為了保持特種材料市場的獲利能力,製造商必須開發具有特種功能的聚合物材料並即時上市。為了暸解功能性聚合物材料的性能,使用互補和多樣化的分析技術進行分析是不可或缺的。考慮基材設計、配方、物理特性等可以促進功能性聚合物材料的開發和改進。採用化學測試方法以掌握分子層級的資訊,和採用物理測試方法以掌握產品性能與產品本身物理特性的關係,可以有效改善功能性聚合物材料的開發。

提高產量及減少瑕疵產品對獲利能力和品牌聲譽均有助益。因此,一定要分析、分辨及控制產品開發及製造階段至關重要的因素。為發揮最高的產品品質,業界對於分析技術的要求越來越高,因此會提出更加複雜的問題,也益發講究更高的靈敏度。品質控管也出現了這樣的分析趨勢。只要採用能準確可靠分析出需控管因素的分析技術,就能提升產品穩定度,讓出貨品質維持一定水準。

在化學業,原料、中間產物與成品的雜質分析與管理是產品特性控管中相當重要的一環,具體而言,倘若出現微量雜質,可能會大幅影響產品的特性、安全性與效能。能鑑定不明雜質的分析技術對工業化學製程多有助益,例如能夠提高產量、減少瑕疵品,以及提升安全性。因此,若所採用的分析技術能夠可靠地分離、偵測及定量主化學成分及潛在低豐度雜質,而且能發揮良好的再現性,就能提高產品開發速度並改善品管效能。

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聚合物質是不同分子量分子的混合物,開發並利用此類混和物所呈現的分子量分佈特性,便可得到聚合物材料。因此,針對分子量分佈進行特性分析,是提升材料品質標準與加速產品創新非常重要的一環。採用最先進的分子篩層析 (SEC) 技術不僅能縮短分析與處理時間,還能提供更詳盡的特性分析資料來提升產品品質,幫助企業邁向成功。

由於法規越來越複雜,加上競爭日益激烈,想要提高聚合物材料品質標準並加速產品創新,聚合物特性分析就成了不可或缺的解決方案。聚合物廠商採用尖端的逸散氣體分析-氣相色譜-質譜法 (EGA-GC/MS) 後,不但大幅縮短了加工時間,還降低了預估重要指標成分之元素組成與化學結構的複雜度,在分析探索與事業成就方面都有非常大的助益。

現今的液晶顯示器 (LCD) 在日常生活及工作場所中廣為普及,從電視機、行動電話及電腦顯示器,乃至於工業儀器面板、航空電子顯示器以及戶外看板,可謂無處不在。不過,LCD 的品管、產品生命週期以及安全性依然與液晶材料的純度以及製程當中的不純物控制程度息息相關。儘管如此,仍然可以運用數種分析方法解決這類問題並提升整體製程管控能力。

電致發光材料 (EL) 是夜燈、手錶照明、平面式壁面裝飾照明、醫療器材顯示螢幕、電腦螢幕以及告示牌常用的材料。分析有機電致發光元件並不容易,但運用 Waters 的不純物剖析以及 EML 有機材料分離與分析技術就能做到。

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嚴格的品質標準與高度純化效果是製造有機電致發光 (EL) 材料的關鍵要素。公司若要開發及製造具有高度競爭力的有機 EL 產品,就必須專注於三個決定性要素:基本效能 (新穎與否)、組成材料品質與供應方面的穩定性,以及成本。Waters 解決這些問題的方案是能提供高純度產品的超臨界流體層析 (SFC) 純化法,以及能夠嚴格控制品質的超高效合相層析 (UPC2),這項技術同時也是提升 EL 材料產品競爭力的關鍵差異技術。

1990 年代出現的鋰離子 (Li 離子) 電池取代了鎳鎘電池 (NiCd),成為成長速度最快、運用範圍最廣的充電電池,常用於智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦、遊戲主機、無線電鑽之類的攜帶型電子裝置,近期甚至也能運用於電動車。鋰離子電池具備許多令人滿意的特性,包括能量密度高、工作電壓高、記憶效應極小以及可快速充電,但其電池效能衰變問題及相關的穩定性與安全性風險不斷引發疑慮。有鑑於這方面的挑戰,除了分析衰變機制之外,電池製造商可以採用 Waters 的一系列系統解決方案 (例如加速衰變測試) 進行分析,尤其是針對電解液。

太陽能電池市場在 2015 年的全球成長規模超過 350 億美元,根據 Global Market Insights 所做的研究,2016 年到 2024 年,該市場的 CAGR (年均複合成長率) 將高於 12.0%。驅使太陽能行業發展的原因,在於環境永續發展、技術創新以及經濟成長的底線需求。染料敏化太陽能電池的需求出現強勁的成長趨勢,因為這類電池可以發展出品質媲美其他矽基電池的輕巧型產品。然而,染料敏化太陽能電池的光電轉換效率卻讓研發及品管面臨棘手的挑戰。Waters 另闢蹊徑,運用各式各樣尖端的分析解決方案與有效率的方法來解決這些難題。

合成化學不只在於合成新的化合物,也在於為材料偵測、製藥及生命科學領域的各種用途研究及製備新的化合物。不過,要有效地開發有機化合物合成途徑並不容易,因為合成化學家在分析方面不斷遇到各式各樣的挑戰,例如不純物分離、製備與純化;分子量測定;擷取精準產率;TLC (薄層層析點片法) 與方法開發。要提高有機化合物合成作業的速度和經濟效益,製造商必須設法提升自己在不純物剖析與鑑定以及合成結果驗證方面的能力。

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