綠色能源
與能源需求以及地球暖化問題息息相關的是世界人口成長，據聯合國估計到公元2100年，世界人口將到達約一百一十億的高峰，伴隨人口增加與經濟成長，能源需求與地球暖化問題將更趨嚴重；以大氣中溫室氣體而言，二氧化碳含量在2020年達到約百萬分之四百二十，在二十年內暴增約10%，如不採取減碳措施，到世紀末，世界平均氣溫將增加攝氏4度以上，會危及地球半數物種。近年來各國體認大難臨頭已施行一些方案、但仍將使氣溫增加攝氏3度，而在最近全球氣候會議中承諾的方案，有希望讓氣溫增加減少到攝氏2.4度，仍會造成很大的傷害。[1]
世界人口成長
大氣中二氧化碳含量
因此人類要永續經營，節能減碳是必要之舉；因應人口增加以及經濟發展需求，人類無可避免的將會使用更多的能源，如從2020年的26兆度 (千瓦∙小時，瓩∙小時)，增加到2050年的47-57兆度，但將不能容忍化石能源消耗的持續增加，如煤炭與石油需求高峰將分別落於2028、2037年，整個化石能源需求高峰落於2035年；開發替代非碳能源，也就是綠色能源，除減少化石能源消耗，也能減少溫室氣體排放，據估計公元2005、2020、2035、2050年，綠色能源占所有消耗的18%、27%、51% 及73%，未來挑戰非常大，必須加緊開發。
世界各種能源消耗
全球化石能源需求
綠色能源到2035年所占比重依序為太陽能、風能、氫能 (包括水力) 與核能，到2050年將更為放大；這些能源的開發無一不與材料科技密切相關，限於時間，今天我就近年來個人從事太陽能與氫能研究介紹一下在這些重要領域發展與材料科學研究。
由於材料科學工程不是高中課程中的學科，首先在此作一簡介。材料科學工程原來重點在探討材料構造、成分、性質、合成/製程與功能關係，近年來也多考慮對環境的影響。與傳統的土木、機械、化工與電機工程興起於十九世紀不同，材料科學工程是二十世紀六零年代才出現的大學新興跨領域學門，主要是因應固態科學飛速進展，已不能為傳統工程學門所包含；材料科學工程嚴格而言與材料科技並非同義詞，簡化的說，科學著重原理，技術是基於原理或經驗實作，工程則是大規模實現，科學講究最先，工程力求最好；在現代，也許可於「技術由科學而來，科學造就技術」、「工程創造科技，科技堆砌工程」說法看出工程與科技的差別；但大略來說，可將材料科技視為材料科學工程簡稱，這將是我以下的用法。
[1] https://www.cna.com.tw/news/firstnews/202110040157.aspx
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