陳重佑、許宗洲、呂健瑋/工研院材化所
廢面板玻璃製成之孔洞材料
台灣液晶面板大尺寸線上不良品的一年廢棄量估算高達4710公噸，若納入中小尺寸及老舊毀損的報廢品，其數量相當可觀。面板玻璃佔液晶面板80%以上的重量，為了減少廢棄物並賦予高值化再利用的功能，工研院創新研發玻璃奈米孔洞化技術，藉由導入特定改質配方，搭配精準熱處理製程調控，將廢面板玻璃轉化為具調濕功能的新型玻璃奈米孔洞材料。透過穿透式電子顯微鏡(TEM)觀測改質後奈米孔洞材料，證實材料內具有8nm~13nm的奈米孔洞，如圖三所示。而這些奈米孔洞可對環境濕氣引發毛細現象，進而使材料具有吸放濕功能。
圖三、玻璃奈米孔洞材料之TEM圖
為驗證改質後奈米孔洞材料之調濕效能，本研究將改質後奈米孔洞材料在濕度93 %及濕度33 %下之平衡質量含水率作為評估改質後奈米孔洞材料之吸放濕效能，結果如表三所示。改質後奈米孔洞材料，在濕度33%下平衡質量含水率可達15.8%，在濕度93%的濕度下平衡質量含水率更可達到30.4%，當濕度回到33%時，平衡質量含水率可回到17.1%，因此證明該材料具有可吸濕及放濕之調濕功能。其中奈米孔洞可因環境濕度而誘發毛細凝聚作用，使水氣分子於孔洞中凝聚成水液體，以降低環境濕度。且此孔洞材料也可因環境濕度低而釋放材料中的水液體，使得環境濕度增加。
經改質後之廢面板玻璃之奈米孔洞材料若要作為調濕建材時則需要透過燒結成型，而燒結成型的過程中可以產生樣品緻密化，形成高強度之產物，但燒結達到高密度及高強度，亦會破壞材料中具調濕功能的吸附孔洞，因此本工作團隊利用調整燒結成型技術，使燒結後產品在不破壞調濕效能下完成燒結成型，如圖四所示。在燒結後產品的微觀結構，我們將燒結後調濕產品利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其表面微結構，結果如圖五所示。經燒結後，產品的表面仍具有大量的奈米孔洞存在，因此仍具有調濕之功效。
本工作團隊利用廢面板玻璃改質製成之調濕材料進行調濕性能測試，並與市售的火山灰壁磚與矽藻土壁磚兩種調濕性建材調濕性能比較，結果如圖六及表四所示。廢面板玻璃改質調濕材料在12小時吸濕量可達275.1 g/m2及放濕量可達271.3 g/m2，與市售火山灰壁磚與市售矽藻土壁磚有媲美的水準。而在第1小時的吸濕速率可達81.7 g/m2．h及第1小時的放濕速率可達123.1 g/m2．h，皆優於市售產品。因此本工作團隊製成廢面板玻璃改質之調濕材料具有吸濕快放濕也快的優點---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖六、廢面板玻璃奈米孔洞調濕材料與市售商品吸放濕量比較