顏光廷、蔡旻霏、陳姵吟 / 工研院材化所
高值化材料的需求近年明顯朝兩個方向發展：一是高溫、耐化學與高可靠度服役環境（如半導體濕製程、航太結構與高溫治具）；二是輕量化與多功能化（在結構承載同時具備耐磨、低摩擦、潔淨、導電/抗靜電或生物相容等特性）。聚醚醚酮(PEEK)為半結晶高性能熱塑性樹脂，具高耐熱、耐疲勞、耐蠕變與耐化學腐蝕等優勢，當導入纖維增強或無機填料後，可進一步提升強度/剛性與尺寸穩定性。本文整理PEEK複材的主要形式（短纖/微粒填充、連續纖維層合板、功能化表面/塗層與多材料組合），並以骨科植入領域為例，說明透過羥基磷灰石(HAP)填料或表面礦化塗層可改善骨細胞貼附與骨整合趨勢，同時指出需兼顧機械強度與長期可靠度的配方與製程控管重點。進一步針對人型機器人等高自由度往復運動系統，說明PEEK/CF在輕量化、尺寸穩定與耐磨零件上的應用潛力，以及「纖維方向性」帶來的設計/製程關鍵。最後彙整聚醚醚酮(PEEK)複材後加工與系統整合技術，包括精密切削與孔加工的熱-力耦合控制、熱塑複材焊接/黏接/混合接合策略、表面工程的耐磨/低摩擦/ESD/生物活性功能化，以及潔淨製造與污染控制，以支撐高純度與高可靠性產品的落地。
【內文精選】
近年高值化材料趨勢呈現兩個明顯方向：其一為高溫、耐化學與高可靠性需求（例如航太結構、半導體濕製程與高溫治具）；其二為輕量化與多功能化（結構承載同時兼具耐磨、低摩擦、潔淨或生物相容性）。聚醚醚酮(Polyether Ether Ketone; PEEK)屬半結晶高性能熱塑性樹脂，化學結構如圖一所示，熔點與玻璃轉移溫度較高，並具優異耐疲勞、耐蠕變與耐化學腐蝕特性，適合在嚴苛環境長期服役。當PEEK導入纖維增強或無機填料後，材料強度/剛性與尺寸穩定性可再進一步提升。
圖一、PEEK分子結構示意(Polyether-etherketone)
PEEK複材形式與高值化需求
PEEK複材可依增強型式分為：①短纖維/微粒填充（如碳纖、玻纖、 PTFE、石墨、陶瓷粉體）；②連續纖維層合板（CF/PEEK、GF/PEEK）；③功能化表面/塗層（耐磨層、導電層、生物活性層）；④多材料組合（例如PEEK基材＋金屬嵌件或局部耐磨補強）。不同複材路徑對後加工產生不同的挑戰，包含纖維增強常造成刀具磨耗與分層、微粒填充影響表面粗糙度與潔淨度、表面塗層需要穩定附著與耐磨耗；而系統級產品（治具、支架、殼體、連接件）往往還需與其他部件可靠接合。
PEEK複材生醫應用：PEEK/HAP提升骨細胞生長性
PEEK因具良好生物相容性，可作為骨科植入物材料（例如骨釘、骨板），但其表面化學惰性，使得骨細胞不易黏附，影響骨癒合速度---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》473期，更多資料請見下方附檔。