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材料是科技產業的基礎，有「工業之母」的美譽。

面對應用浩瀚如繁星的新材料世界，如何快速尋求最佳組合還要趕得上產業變化速度？材料數位科技平台已經在歐美等大國帶出良好的效果，連日、韓、中國等都急起仿效，希望導入模擬工具與人工智慧，大幅降低研發成本並縮短時程。

「材料的發展是產業創新的源頭」，工研院材料與化工研究所所長彭裕民開宗明義指出新材料研發對產業發展的重要性。

過去，台灣在石化、鋼鐵以及下游的塑膠、化學、金屬、橡膠等材料產業的整體產值已達六兆元，然而相關產業的附加價值率遠不及歐美等先進國家，隨著綠能、環保意識抬頭，開發新材料漸成為產業的重要命題。

根據美國研究，過去新材料從研發、開發製造到商品上市的時間平均要18年，漫長的研發與商品化過程，無法跟上瞬息萬變的市場需求，因此能讓創新加速的材料數位科技平台（MGI／AI）應運而生。

材料數位科技平台可以將過去累積的材料研究基礎資料，彙整國際上已公開的材料資料庫，並整合AI模擬工具，快速找到最佳配方的材料組成，再透過參數的修正調整出更好的配方。

除了從技術端推演出最佳配方之外，客戶也可以透過平台及早提出需求，「從需求問題端回推適當的材料配方，將是未來材料發展的趨勢」，彭裕民說。

搭建平台 業者、客戶雙贏

材料數位科技平台不僅可以加速新材料的研發，透過電腦模擬，還能清楚預測新材料在製程中的各種磨耗與變化，製造廠透過此平台對客戶說明可能的變化，將更能贏得客戶對新材料的信賴與合作。

國內某陶瓷材料廠透過工研院數位材料平台技術，不僅大幅縮短產品開發時程，也開發高附加價值的新產品與新客戶。

此外，研發風險與研發成本高，且實驗過程複雜的材料產業，最適合透過MGI／AI平台來找出新配方最佳解，例如碳纖維複合材料、鋰電池等。

以鋰電池為例，其材料從正極、電解液到負極的選擇可有上百種組合，若透過模擬加上從需求端回推，便可以讓材料配方的選擇更為明確，例如需要續航力長、具備高度安全或強調瞬間高功率等特性，都是不同的材料組合。

跨領域合作 工研院奠利基

分析MGI／AI平台的運作，模擬是在前端、目的在找出最佳配方組合；而AI則在後端，透過AI運算學習以哪些設備、在何種生產條件下，可製造出符合需求的成品。

彭裕民表示，在MGI／AI平台上能匯集研發人員、生產者、設計者以及客戶端，將關鍵人物都聚集到平台上進行共同實驗，以加速新材料的研發。

工研院材化所曾與電光系統所、機械所跨領域合作，協助印刷電路板業者在MGI／AI平台上預測PCB板的熱翹曲率，由於八層PCB板上有銅線、晶片、被動元件等不同的材料，製程中加溫、加壓都會導致翹曲，在實務上無法預測製程與翹曲率的關係，即便透過模擬，也無法滿足客戶對3C產品半年後就要上市的時程需求。

以後在MGI／AI平台上，客戶只要提出對產品特性的需求，就能在材料資料庫上找出八至九成符合的配方與實驗生產條件很短的期限，即可準確預測板材熱翹曲率。

未來包括成衣、製鞋廠等，也都可以在MGI／AI平台上嘗試研發新材料，不只能加速新材料的研發，更可帶動產業升級。

（轉載自工業技術與資訊311期）