一、前言
2015年巴黎峰会上ABB执行长Ulrich Spiesshofer表示，对抗气候变迁最好的减碳方式是提升能源效率，也就是「最好的能源是节能」。全球在环保与节能意识高涨情况下，机械生產设备往缩小体积、减轻重量、提高功率与效率与环境友好方向发展。而工业用电中最大宗为马达用电，全球用电中有4成都是设备用电，其中主要为马达用电，马达能量消耗主因其一是一直维持全效输出，造成非作业时间耗能；其二，马达输出能量进行加工时，又有约30％～45％是消耗在金属间摩擦能量损失，因此在金属表面处理技术方面改善，以减少金属间摩擦，避免无谓能量损耗，进而提高能源使用效率，或为工厂减碳最佳解决方案之一，添加奈米材料润滑油是目前在金属表面处理技术方面发现的前瞻性產品，目前在多家扣件工厂进行试验，证明可有效减低烟雾。
二、传统润滑油的劣势
润滑添加剂（Lubricant Additives）是化学物质，用来改变油、脂的性质，以提升其润滑或化学稳定性。在金属切削液中，极压添加剂（Extreme Pressure, EP）与抗磨剂（Anti－Wear, AW）是不可少的添加剂，由于EP与AW均需占据金属表面才能作用，但两者作用机制会互相牵制，因此金属成型／切削液需大量复杂的混用EP与AW以达到其润滑效果。添加物质如亚硝酸氨、甲醛、甲苯、有机氯物质、有机磷物质、多环芳香烃等许多有害物质。EP大多是磷、硫或氯化物，硫化物与氯化物的极压效果最佳，但在亚洲由于短链石蜡有毒性的问题，已经都由中链石蜡代替。在欧洲由于环保因素，氯基的极压添加剂在欧洲已被淘汰。AW则是一种会与金属发生化学反应的镀膜原料，例如二硫代磷酸锌（ZDDP or ZnDTP）、二硫代氨基甲酸钼（MoDTC）即是最常见的。
目前EP与AW的成份其生物降解性差，会长期滞留在水和土壤中。美国环保局指出其对水生动植物有致死毒性，极有机会出现长期亚急性致死毒性（即不会招致生物死亡，但毁坏其正常的生态）。水中含油量超越l0ppm，就会使海洋植物死亡，含油300ppm可使淡水鱼死亡。就算排放的废液经过严厉的矿物油回收处置，其在水中的长期积聚也不容无视。切削液的添加剂对环境的污染也是多方面的。如常用作极压添加剂的氯化石蜡是海水污染物之一；在水基切削液中常用磷酸钠作防銹剂，而磷酸盐的积聚会使河流、湖泊因营养富化而呈现赤潮。
（半）合成油金属切削液切削液含有大量微生物，主要是细菌、霉菌及酵母菌，这些微生物不仅会破坏切削液本身的品质还容易產生有害刺激性物质，对于作业员长时间暴露接触到这样的环境，对于皮肤、眼睛及呼吸道都有严重的伤害。而细菌是造成臭味的主因，切削液中通常会孳生的细菌有耗氧菌和厌氧菌两种。耗氧菌生存于有氧条件下的矿物质中，并不断代谢释放出二氧化硫（SO2），切削液產生难以忍受的严重臭鸡蛋味。另外，成形／切削液受到摩擦高温影响，超过溶液闪点，便会形成雾及烟并吸附在操作者上，造成皮肤过敏、支气管炎，甚至可能会引发癌症。
综合全球润滑油／切削液使用主要问题在于：（A）单一添加剂无法解决金属加工问题，但多重EP／AW添加剂引发的化学反应复杂；（B）磷、硫或氯化物的添加剂衍生许多的健康与环保问题。但目前全球金属加工制造过程中，尚无法克服这项问题。。
三、新型奈米润滑油的优势
国际奈米科学大师－瑞雪夫－田尼于1992年发明全世界最润滑的「IF－WS2」材料，多次获得诺贝尔化学奖提名，更获选2016年罗斯柴尔德奖（Rothschild Prize）化学奖。此奈米无机材料外观有类似富勒烯足球状结构、内部具多层洋葱状空心结构，整体直径介于20～200nm间，由于外观结构稳定及空心层状结构可耐高压荷重达2.5GPa（400,000Psi）。加上主要元素为WS2，所以具备耐高温（惰性气体与真空状态下1200度；大气下650度）、低摩擦系数（小于0.03）。是目前世界上已知的润滑油梦幻添加剂材料，目前金属中心已引进上述研究。
奈米「IF－WS2」材料因为其尺度小，比重轻，在溶液中具有较好的分散性和稳定性，作为润滑油添加剂已表现出优异的性能。其中，独特的类石墨结构的六边形结构，具有优异的自润滑性能。再加上「奈米－洋葱富勒烯（Onion－like Fullerenes WS2）」层与层之间较弱的凡德瓦尔力，使得这种结构受到横向剪切力易于分解，会在摩擦过程间形成数十奈米的WS2薄膜產生润滑涂层作用。
另外目前也开发出「IF－WS2」搭配电解水的纯水润滑液，电解水的原料是100％的水，不仅有优异的润滑性能，还兼具防锈抑菌、快速散热冷却的特性，是不含油脂与有害化学物质的无臭无味液体，也不伤害人体皮肤。透过奈米富勒烯二硫化钨（Nano－fullerene WS2）添加，可帮助润滑性能提升。使用绿色环保的成形／切削液，不仅改善工厂烟雾生產环境，还能提高加工品质、节省模具／刀具费用、废液处理成本及减少污染，是画时代的环保润滑液產品。
四、结论与观点
螺丝生產机台添加奈米润滑材料，搭配模具使用各种表面处理技术，实质优点有三，首先大幅减少螺丝生產油雾环境，提高职场友善程度，增加劳动力投入?件產业意愿；其次，厂内自动化／精密仪器设备通常有高精度、高敏度要求，油烟减少将有效避免感测器侦测不良或受损；最后，降低螺丝生產摩擦效应与生產温度，提高扣件生產品质、减少模具／刀具损耗成本、减少设备停机／人员更换的时间，减少成本效益评估有50％～200％的幅度。（本文作者为金属中心资深產业分析师纪翔瀛）
