李國興、郭怡君、葉佩宜、黃泳彬／工研院材化所
本文介紹具有吸收UV轉成可見光增強染料發光的粉體在紡織品之應用。將此粉體與高分子混摻，形成具有吸收UV轉成可見光增強染料發光的織物，篩選螢光染料，組合設計出粉體/染料配方，開發出受UV照射激發出之放光能量得以增強染料放光的效應，並分析其螢光光譜及可見光穿透率光譜。進一步探討透過吸收UV粉體之織物與特殊螢光染料結合轉光機制，使其能加強織物在可見光區光波之放光與穿透率。本文並介紹此技術在戶外休閒服飾品的應用。
【內文精選】
機能性紡織品市場分析
臺灣是世界機能性紡織品消費市場主要原料供應來源之一。2018年全球紡織品貿易達3,130億美元；臺灣位居第7位，出口金額為92億美元，在機能性、環保紡織品位居全球重要供應地位（如圖一）。
臺灣紗線、布料在全球市場受到極高評價，全球主要知名品牌幾乎都有採購臺灣紗布原料，尤其是機能性產品；儘管如此，但臺灣下游時尚服飾設計與品牌仍需積極發展，以獲取終端消費品較高的利潤。除了強化流行趨勢的掌握和精緻化設計的能力外，品牌亦是臺灣紡織業未來必須要走的道路。品牌不但能創造商機，也可以帶動臺灣紗、布原料的創新與品質，能將原料到品牌整體產業鏈做深度整合，臺灣紡織業必能再度爆發成長力。
參考日本化纖協會在2016年中國際化纖會議所提供的資料（如圖四），並根據臺灣紡織產業的現況，將目前臺灣紡織產業可發展的高端機能性品種歸類，建議臺灣紡織相關企業可根據核心能力，挑選出適合自家公司發展「高競爭門檻」機能性紡織品的方向。近年臺灣紡織品之品質與附加價值已有大幅之增進，有助於提升臺灣產品國際形象，並已漸漸與開發中國家之產品產生市場區隔，拉大與東南亞及中國大陸產品之差距。臺灣紡織業者可藉由發展各種不同高附加價值材料達成差異化之目的，並配合科技及潮流產製各種機能性布料與成衣，為企業創造更大的商機。
圖四、高端機能性紡織品品種
粉體吸收UV轉成可見光增強染料發光的機制
1. 氧化鋅材料介紹
ZnO的寬頻隙(Eg = 3.37eV)，在室溫下發光效率比其他材料高出許多。在ZnO中有多種不同的發光能帶被發表，例如氧晶格缺陷(Oxygen Vacancy; Vo)發出綠光（波長500~550nm）、氧晶格間隙缺陷(Oxygen Interstitial; Oi)發出橘光（波長600nm）、鋅晶格缺陷(Zinc Vacancy; VZn)發出藍光（波長400~450nm）等（如圖六）。
粉體吸收UV轉成可見光增強染料發光在紡織品的應用
1. 美容光療法介紹
不同波長的光照射在人體皮膚表面上會產生不一樣的反應機制，而皮膚組織係由不同細胞組織所組成的，其大小、形狀、顏色、排列及組成成分都會影響其光學特性。Anderson and Parrish提出光子照射在皮膚上主要會有反射(Reflection)、穿透(Transmission)、散射(Scattering)、吸收(Absorption)等行為，如圖十四所示。
醫療美容已有採用低能量雷射或LED光源來刺激細胞的方式，以刺激細胞增生、活化纖維母細胞分泌膠原蛋白或是促進傷口組織癒合等效能。美國太空總署Whelan等人研究發現，利用波長680nm、730nm、880nm的多波長發光二極體，總能量4 J/cm2，照射切傷的糖尿病老鼠傷口後，發現經由光刺激後之糖尿病老鼠傷口明顯比未經照光來得小；以多波長發光二極體照射患有糖尿病的76歲男性白人傷口患部，以總量8 J/cm2 刺激患部19次，結果發現經由光刺激後，傷口患部的含氧量明顯比未經由光照來得高。這意味著經由光刺激後，傷口部位含有血管量會比較多，光刺激可以促進微血管的增生，故提出光刺激可以促進傷口癒合的說法。光學對於生物細胞體刺激有著多重的效果，綜合上述相關研究彙整後，可以為我們設計「美容光紡織品」提供一個依據，使光波長和能量的選擇上能夠更切合需求。
藍光、紅光照射人體皮膚之優點訴求整理如下（參考圖十五）：
① 藍光波長穿透人體皮膚深度僅0.5 mm以內，訴求消除痘痘及其引起之細菌；②紅光波長穿透人體皮膚深度超過3.0 mm以上，訴求抗皺紋、增加膠原蛋白生成（增加皮膚滑順、年輕外觀、增加肌膚飽水感、緊實感與光澤）。
圖十五、藍光、紅光照射人體皮膚之優點訴求
2. 吸收UV轉成可見光增強染料發光在紡織品的基礎試驗
(1) 聚酯布螢光染色應用
將適量機能粉體粒子分散於聚酯(PET)中。將含上述組成的聚酯粒經熔融紡絲及假撚加工成規格T75/72 DTY的紗線並織造成布。以染色濃度0.7% o.w.f 的螢光黃染料染色；傳統布樣為對照組，以染色濃度0.7% o.w.f的螢光黃染料染色。以激發光源(325nm)照射黃色織物後，量測黃色織物的螢光光譜，如圖十六所示。由圖十六可知，含粉體之黃色織布的放光強度較高，含粉體之聚酯布放光強度約為傳統的2.5倍，且放射波長紅移…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》406期，更多資料請見下方附檔。