陳思涵、周涴盈、古煥暄、孫文檠 / 工研院材化所
抗微生物有機無機複合塗料技術結合了有機塗料的加工便利性與無機材料(如：銀、氧化鋅、二氧化鈦等)的持久抗菌性能，已成為當前功能性塗料研發的核心趨勢。該技術透過微粒分散、表面改質與協同機制設計，能有效提升抗菌、抗病毒與防黴性能，並延長塗層耐久性。目前在醫療設施、公共空間與高接觸表面應用廣泛，尤其在COVID-19疫情後需求迅速增加。然而，挑戰仍包括奈米粒子團聚、活性控制釋放、塗層穩定性及環境安全等問題。未來發展方向將聚焦於低毒性材料替代、綠色製程技術與長效多功能整合，以因應環保與健康需求的雙重挑戰。
【內文精選】
抗微生物塗料技術背景與基本概念
抗微生物塗料的抗菌效能取決於其抗菌劑的活性成分及其作用機制。奈米銀以廣譜抗菌性著稱，通過釋放銀離子(Ag+)與細菌細胞壁上的硫醇基團結合，破壞細胞膜完整性並干擾DNA複製與代謝，或通過直接接觸和活性氧(Reactive Oxygen Species; ROS)生成引發細胞氧化損傷，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和酵母菌等病原體效果顯著，但需精確控制濃度以避免環境毒性(圖五)。
圖五、銀奈米粒子抗微生物機制
抗微生物有機無機複合塗料技術原理
有機無機複合塗料的製備方法多樣，針對不同應用場景與性能需求，各具技術特色。物理混合法是一種簡單高效的技術，通過將預合成的無機奈米抗菌劑(如：奈米銀、氧化鋅)與有機聚合物溶液直接混合，適合大規模生產；但奈米顆粒易因高表面能團聚，需輔以超聲波分散或分散劑以確保均勻性。溶膠–凝膠法則通過有機金屬前驅體(如：四乙氧基矽烷(TEOS))的水解與縮聚反應生成奈米級無機顆粒(如：TiO2)，隨後嵌入有機基體，該方法能精確控制顆粒尺寸與分布，廣泛應用於光催化抗菌塗料的製備(圖八)。
圖八、二氧化鈦奈米材料：溶膠–凝膠合成法
工研院開發之無溶劑型抗微生物有機無機複合塗料
工研院材料與化工研究所開發了一套無溶劑型有機無機材料整合技術，通過高分子量苯乙烯–馬來酸酐共聚物等界面改質劑，對金屬複合二氧化鈦奈米抗菌無機材料進行表面功能化修飾，實現其在紫外線固化有機塗料系統中的奈米級均勻分散，顯著克服無機抗菌劑易團聚、沉降及塗膜缺陷的挑戰。這項無溶劑型抗菌塗料技術不僅降低揮發性有機化合物(VOC)排放，符合綠色科技趨勢，相較於傳統溶劑型塗料更具環境友好性與永續性優勢。該技術應用於PVC地板等建材場景，可展現出高達99%的抗菌能力，並同時具備抗病毒功效，對流感病毒等顯示穩定抑制效果，即使在耐磨條件測試下仍維持優異性能與基材附著力，滿足後疫情時代對居家和公共空間衛生防護的迫切需求---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》463期，更多資料請見下方附檔。