導電紡織品於穿戴式電子元件之應用：材料世界網

近年來，導電紡織品應用於可穿戴技術上的研究備受矚目，隨著越來越多穿戴式電子及智慧衣等新產品的上市，消費市場也逐年維持著良好的成長。導電紡織品是智慧衣發展的重要基礎技術，由導電纖維打造而成的導電紡織品，其優劣在於關鍵電性（電阻、電容等），而導電紡織品的表面電阻特性取決於所用的導電材料、導電纖維的百分比，以及織物結構。

導電紡織品製作技術
過去首重以使用金屬纖維與其他纖維混紡為主要的工藝。其中，早期國內紡織業者以研發較髮絲細小的不銹鋼絲製成衣物。由於纖維材質的緣故，賦予紗線強力與彈性，並且兼容了金屬鍍層，確保其優異之導電性，因此可藉由後續控制電流電壓轉換成各種開關功能，讓紡織品能結合各種電子元件，擁有例如感測外界環境、播放音樂、發光、發電、偵測人體生理訊號等功能。

因應未來發展，工研院材化所自行開發的耐水洗導電紡織品，是在紡織品上印刷一導電層，並且通過水洗測試20次後(AATCC 135)，其表面電阻仍維持在10⁰~10¹Ω/□之間，而市售導電布較不耐水洗，其表面電阻會隨水洗次數增加而上升(10^-1→ 10²Ω/□)。採用後處理方式賦予紡織品高導電度，不受織物種類限制，可利用網版進行不同圖案之印刷，製作成導電度均勻的導電紡織品（表二）。此新開發之導電紡織品為了能與穿戴式電子元件結合，亦經過許多相關項目的測試。其中，耐汗牢度(AATCC 15-2009)：3~4級；耐磨耗測試(ASTM 4966)：經3,000及6,000 rpm磨耗測試前後，訊雜比皆可維持在20 dB以上；RoHS六項測試：符合RoHS 2002/95/EC；心電圖軟板電路模組訊號測試：水洗20次前後，市售導電布訊雜比約5 dB，而工研院的導電布訊雜比皆可達20dB以上。

表二、耐水洗導電紡織品與市售鍍銀纖維之比較

穿戴式電子裝置
2014年是穿戴式電子(Wearable Electronics)裝置開始大放異彩的一年，更因此譽為「穿戴元年」，各種新穎的穿戴式產品紛紛上市，整體市場在2014年約達3,170萬台，而根據估計，至2018年時，將可成長到逾1億9,000萬台，2014~2016年將是穿戴式裝置發展最為蓬勃的三年，2015及2016這兩年之成長率甚至可突破100%，如圖六所示。從消費市場來看，穿戴式電子裝置又以智慧手環、智慧手錶以及智慧眼鏡為主流，在裝置發展初期，大多以娛樂應用及運動歷程紀錄等功能為主，接續則是以健康管理為主。

圖六、全球智慧穿戴裝置市場規模展望

健康照護
台灣國人歷年來的十大死因，接續排名首位癌症之後的就是心臟疾病。遠端健康照護的例子之一：動態心電圖(ECG)監控，這種動態系統通常藉由導線連結電極至小型數據紀錄器。透過系統監控得以讓醫師於患者心律失常時得到警示，並且減少醫院資源的浪費。市售穿戴式健康裝置尤以運動照護的心率偵測為大宗，心率錶及胸帶是主要產品形式，而此系統的下一階段將是可穿戴的織物形式，透過導電紡織品形成導電通路以取代傳統電線，不須更換電極且耐用。

智慧衣
智慧衣因涉及織物技術與生物電子跨領域整合，技術及商業模式門檻高，但因利潤相對較高，已有部分廠商開始投入並推出商用產品，可望成為下階段之潛力產品。IntertechPira預估，2016年全球智慧型紡織品成長率將達23%，2021年市值可望逾25億美元。2014年美國CES展首度設立穿戴科技裝置專區，其中來自法國，成立於2008年的Cityzen Sciences新創公司，於CES推出智慧衣，就一舉拿下創新大獎，且在數位健康高峰會上大放異彩。Cityzen Sciences所研發的智慧衣，透過內嵌在衣物布料上的感應器，除了可偵測穿衣者體溫……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。

作者：陳志龍、孫文賢、唐靜雯/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」343期，更多資料請見下方附檔。

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