打造臺灣鍍膜技術的天花板,金屬中心組長葉昌鑫挑戰不可能任務
要如何在彎延曲折且直徑不到4毫米的微型複雜金屬管內鍍膜,讓氣體或液體順利流動的同時也保護管線延長使用年限?特別是用於衛星的金屬管路,不是大眾常見一根通到底的管線,要如何確保管內鍍膜的完整性?答案就在金屬中心組長葉昌鑫帶領的團隊中,生性熱愛挑戰的他帶著團隊披荊斬棘,克服各樣技術困難、設備限制及高壓環境,歷時兩年多,終於成功完成不可能的任務,將鍍膜技術國產化,更延伸應用於不同產業,為產業發展帶來無限可能。
電機博士不走尋常路,跨域研發鍍膜技術
成長於歷史與美食匯聚的古都臺南,葉昌鑫的求學與求職過程堪稱人生勝利組,成功大學電機博士的他,在攻讀博士期間即開始與業界接軌,手邊不只要做博班論文的通訊元件研究,也同時在設備廠開發鍍膜技術,沒想到在鍍膜技術上鑽研出心得,「我喜歡做有挑戰性的項目,特別是從無到有開發新技術。」
葉昌鑫一頭栽進鍍膜的魔法世界,可別小看他研發的鍍膜技術,「我們最常聽到的鍍膜,是汽車的疏水鍍膜,下雨的時候雨水不會黏在車上,」鍍膜技術百百種,目的都是為了保護被鍍膜的材質,他做的正是在各種材質表面或是設備上鍍膜,防止被鍍材質遭受化學腐蝕或破損,「有些金屬管路輸送的可能是特殊的氣體或液體,活性大容易與金屬發生反應,如果不鍍膜輕則輸送物變質,重則可能爆炸。」
鍍膜技術上太空,挑戰國產化不可能的任務
看似微小卻非常重要的鍍膜技術,在國內的研發進程仍與國外有些許落差,葉昌鑫舉例,像是國內沒有適用於衛星管路的鍍膜技術,所以只能在國內將各式管件、零件焊接後再送出國,每次耗資相當於一台國產車的價格,工作期程更是從3個月起跳,且送至國外的衛星管路都是各國的機密,不在臺灣處理就可能有管路設計外流風險。 經濟部產業技術司近年也積極推動工研院與金屬中心等研發法人開發星鏈技術,雙方一拍即合當即展開合作計畫。但這項合作案相當艱鉅,葉昌鑫回想剛接到任務時,連國外衛星管路如何鍍膜都不清楚,又因為管路要上太空,必須非常輕巧、精細,管路的構造也變得更加微型、複雜,直徑不到4毫米,又要輸送具有高度反應性的物質,「不僅要摸透管路的構造,還要解開鍍膜材料與技術的神秘面紗,」讓任務難度大幅提升。
將不可能化為可能,鍍膜技術不只國產化更縮短九成作業時間
研發前期團隊拆解衛星管路料件,仔細比對材料特性,葉昌鑫苦笑,「當時還不了解製造方法及原料調配的比例,花了不少冤枉錢,累積許多失敗的經驗,記得有次花了10萬元買來噴罐型原料做測試,沒想到5分鐘就噴光,當下心都涼了。」不只花錢,也花時間,他與團隊沒日沒夜的耗時兩個月重複拆卸、組合管件,分析巨量鍍膜成分及材料數據,才終於摸進微型管內鍍膜技術的門道。
除了鍍膜的材料與技術,如何完整的將管線鍍膜也讓葉昌鑫苦思許久。「鍍膜效果要好,最好是所有管路都焊接完再鍍,」但衛星管路焊接完後體積大又不規則,團隊在國內苦尋可以容納管路的大型設備,「後來因為找不到,只好自己跳下來開發新的鍍膜設備。」鍍膜的方式又是另個難題,試過液體,也試過汽化,最後發現化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)的效果最優,利用高溫氣體沉積的形式,讓鍍膜材料可以在特殊形狀、多通道的管內均勻流通,完整覆蓋形成奈米級鍍膜保護層,成功解決衛星用微型複雜管路塗佈鍍膜的問題,而且作業時間甚至從3個月縮短至一星期就能完成。
帶著理想和使命感,擴展技術應用並持續培育技術人才
葉昌鑫與團隊研發的「微型複雜管內鍍膜系統技術」不只解決國內衛星產業難題,更一舉拿下2024年美國愛迪生獎銅獎,「當下知道入圍後還沉浸在研發的高壓力中,沒有太多感觸,」過後知道愛迪生獎是由全球超過3,000個委員評選,且有「創新界奧斯卡獎」美譽,「我才覺得獲獎極具意義,是對我們研發團隊的肯定,」他更一一發訊息給過去一起並肩奮戰的團隊成員,感謝所有人對技術研發的努力,才能在短短2年間就完成這項不可能的任務。
葉昌鑫看到團隊研發的設備從無到有順利運作,不只解決國內產業困境,讓臺灣技術趕超國際,也開始擴展鍍膜技術的應用領域,「國內也有其他產業開始接洽,例如可以解決以往無法鍍膜保護半導體電漿製程設備內高耗損組件或管路的問題,又或者可以應用在廢棄物回收業者的設備管線抗硫化上,避免設備生鏽,延長使用年限,後續如航太、半導體、軍工產業都有應用機會!」
不過對他來說獲獎或延伸的產業應用都是其次,「最重要的是,做這些是有使命感的,我想把經驗傳承給下一代。」就像當初從電機領域跨行進入鍍膜業時,帶他工作的貴人曾提點「要做就要做到在這個領域被挖角,無法被取代,」他也想領著下一代的研發人員,站在他的肩膀上,將臺灣的技術越走越遠,持續推向世界。