自從鐵氟龍貼膜布料問世，它讓織物透濕、防水、透氣及防污常保乾淨。但由於鐵氟龍製程需使用全氟辛酸，該物質已被證實對人體有害，因此鐵氟龍貼膜已逐漸被靜電紡絲貼膜取代。由聚氨酯製成的靜電紡絲貼膜除了具備原有鐵氟龍貼膜的各項特性之外，最重要的突破是具有相當的柔軟及彈性，讓穿著的感覺更舒服。在紡織品機能化的潮流趨勢下，原有的聚氨酯靜電紡絲膜也開發出各項機能改質產品，例如涼感機能奈米纖維膜、調溫機能奈米纖維膜及導電奈米纖維膜。導電奈米纖維膜因具導電性、彎曲性、透氣性，故其潛在的應用領域相當廣泛，如：電子紡織品、軟性電子材料等。
【內文精選】
前 言
早在19世紀二三十年代，就有一些早期的防水外套出現，但是笨重無造型，讓人們戶外運動很不方便；之後到了20世紀中期，化學的創新推動了戶外服裝的科技進步。約50年前，杜邦公司推出聚四氟乙烯(PTFE，商標名Teflon，中譯為鐵氟龍)貼膜布料防護科技，為紡織工業帶來革新的奇妙應用。它如同賦予織物一個無形的力場，讓織物防潑水、防潑油、防髒污，常保亮麗如新。到1970年代，Robert W. Gore提出PROCESSFOR PRODUCING POROUS PRODUCTS的專利(USPTO 3,953,566)，以PTFE樹脂經膨大拉伸後形成之多孔膜(ePTFE)，這種ePTFE膜主要是由纖維、絲狀、顆粒或泡沫層等多種複雜的結構所組成。
奈米纖維膜在服飾上的應用
韓國BRISTEX公司所開發之NeoShield是無紡奈米纖維膜(圖四)，具有奈米級直徑的纖維和孔隙，藉由靜電紡絲(Electrospinning)技術製成，每平方厘米含有超過250億個微孔，這些孔隙比水滴小10,000倍，但比水蒸氣分子大500倍，這使得NeoShield面料具有完美的防水性能，可以抵擋惡劣天氣，在戶外運動時保持身體的乾爽與舒適。
圖四、NeoShield無紡奈米纖維膜
發展機能化奈米纖維膜
2. 調溫機能奈米纖維膜( CB / PU Nanofiber and Cs0.3WCO3/PU)
人體被認為是完美的熱輻射產生裝置，它會產生中紅外線範圍的熱輻射。其機制主要是人體為了維持生理溫度恆定，會自主促進和抑制人體產生的熱輻射。許多研究已經證實，熱輻射約占人體熱量損失的50%，因此，可通過有效控制增加或減少人體自身所產生的熱輻射，進而開發出具調溫機能的紡織品。透過添加混煉具有高熱輻射吸收率的機能材料(例如：碳黑(CB)或銫鎢青銅(Cs0.3WCO3))，於奈米纖維膜的不同內/外側面增加其熱輻射吸收率，可以有效達到調節溫度的效果。
透過各種特殊機能性粉體及其分散液的開發，再與PU等高分子共同混摻調配出靜電紡絲原料，並結合靜電紡絲技術生產機能性奈米纖維膜，可賦予傳統市面上的奈米纖維膜各種特殊的機能性，並將之應用在衣物貼膜上，開發出各種智能服飾(圖十)。
由於奈米粉體之粒徑極小，粒子間會因彼此的凡德瓦力(Van Der Waal Force)過大而產生團聚的現象，這一團聚的現象也造成奈米材料在量產上具有難度。因此，如何減少奈米粒子間的團聚現象，就成為了應用此類奈米材料所需面對最重要的課題。針對如何製作出穩定、粒徑小且分散良好的奈米粒子分散液以應用於靜電紡絲中，即為本技術重點。
3. 奈米纖維透光導電膜及其於電致發光纖維之應用
導電奈米纖維因具導電性、彎曲性、透氣性等特性，故應用領域廣泛，如：電磁屏蔽、傳感器、電子紡織品、軟性電子材料等等。
Sungyeoul Kim利用靜電紡絲法來製造沉積在基板上之銅奈米纖維，主要是將PVA或是PVB溶液摻入醋酸銅均勻混合得到電紡溶液，再進行靜電紡絲可得到混合在PVA中之銅奈米源，將基板於空氣中加熱500˚C後去除PVA並將銅源氧化成氧化銅，再於氫氣氣氛下加熱將氧化銅還原成金屬銅(圖十六)，藉由調整銅源體積可以調整透明電極之薄層電阻及透光度，當使用0.01ml醋酸銅、高分子使用PVB時，可得到薄層電阻及高透光度分別為285 Ω·sq-1及91.7%之透明電極。
圖十六、銅奈米纖維網之製造流程
工研院材化所利用奈米纖維/奈米銀線複合導電材料製備透光電極(圖十七及圖十八)，並應用於電致發光纖維。奈米纖維/奈米銀線複合導電材料使用少量之奈米銀線作為導電材料，藉由奈米纖維作為載體，它具備高孔隙率、纖維直徑尺度相似之特性，來達到均勻分散奈米銀線之目的，並使電極具備高導電度、高透光性之效果，亦有效降低材料成本。
圖十八、電致發光纖維 (a)透光電極截面型態；(b)放光測試；(c) 顯微鏡放大確認放光均勻度
圖十八(a)為奈米纖維/奈米銀線複合導電層製備於電致發光纖維外層之截面圖，可以看出最外層導電層之厚度約1 μm，可有效降低電致發光纖維整體尺寸(市售銅絲約113 μm且須接兩條)。將製備完之電致發光纖維進行放光測試，驅動電壓100 V、400 Hz時亮度約14 cd/m2，放光情形如圖十八(b)，使用USB電子顯微鏡將局部發光區域放大來看，可以看出放光均勻度佳，如圖十八(c)…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》417期，更多資料請見下方附檔。