功能性粒子的應用與發展(上)：材料世界網

多功能性粒子具有廣泛的應用，例如食品、醫藥、建築、塗料與3C等產業。由於粒子具有一種以上界面，因此可以做為“隔間”的應用，亦即可將特殊的物質經由適當處理後放在功能性粒子內。藉由此一技術，物質的移動性、控制釋放、電性、反應性與機械性質等特性可被調控。本文將簡單說明目前功能性粒子在碳粉、電子閱讀器、塗料等不同領域的應用，並簡單說明微膠囊的做法，以期讀者可透過本文對功能性粒子有更廣泛的了解。

功能性粒子的應用
1. 功能性粒子於碳粉的應用
碳粉顯像方式可分濕式顯影與乾式顯影兩種，濕式顯影因耗材有環保問題及設備結構繁瑣而受限，乾式顯影獲得廣泛應用，其顯影系統分為單成份和雙成份顯影（含磁性、非磁性兩種）。雙成份顯影具有高分辦率、耐環境能力，在工程複印、彩色複印、高速複印上應用普遍。單成份顯影近年來發展迅速，各大公司都採用此技術推出一系列產品，如數位影印機、雷射印表機及多功能複合機。彩色影印機隨著成本的降低，正逐步被客戶所接受。碳粉有一定的通用性，能夠大量生產，降低顯像劑製造成本是重要方向。更進一步針對列印品質需求朝向精細化、彩色化、高速化發展。

目前碳粉製造主要採用粉碎法和化學法。粉碎碳粉製備原理如圖一所示，樹脂與顏料顆粒、潤滑劑、電荷控制劑等經加熱、混練、熔融後押出冷卻，然後利用高壓氣流使押出片互相撞擊而碎裂，將碳粉經粒徑分級，再加入添加劑後混合，即可產出商品。

另一種碳粉製備法是化學法，為一種精細化學碳粉技術，包括懸浮聚合、乳液聚合、微膠囊、分散聚合、壓縮聚合、化學粉碎等。化學法在液相中完成，可製造出具有較低熔融溫度的碳粉，滿足現代技術對節能和環保的要求。透過調節分散劑的用量、攪拌速度、聚合時間和溶液的濃度來控制碳粉粒子粒徑，達到成份均一、顏色佳、透明度高的效果。化學法製造出的碳粉具有完好的粒形、較細的粒徑、較窄的粒度分布和較好的流動性，可滿足高速、高分辨率、彩色等現代化印刷技術的要求。傳統粉碎型與化學碳粉之粒徑大小與列印效果比較，如表一所示。

以碳粉開發大廠Xerox為例，該公司以發展乳化聚合化學碳粉技術為主，將乳化聚合乳液、顏料及其他添加劑如Wax等，添加凝集劑，使上述物料於低溫聚集至所需之顆粒大小，再升高溫度使已聚集的顆粒融合成均勻緊密的顆粒，經過濾、水洗、乾燥，即為化學碳粉。

圖一、粉碎型碳粉生產過程

表一、粉碎型與化學碳粉之粒徑大小與列印效果比較

2. 功能性粒子於顯色帶電粒子應用
近年來珍惜地球資源及環保意識提升，為顧及經濟成長，同時兼備環保議題，電子書閱讀器及電子紙概念也因此在2008年後開始蓬勃發展。目前市面上的電子書有90%以上皆是利用電泳方式製作，其中帶電荷且具色彩的粒子為其關鍵材料，電泳式帶電粒子主要技術開發者有E Ink(PVI)、SiPix(AUO)、QRLPD(Delta)，以下將分別介紹其帶電粒子的製作方式。
(1) E Ink
E Ink電子墨水的主要技術是以數百萬計的細小微膠囊(Microcapsules)形成主要顯示區域，每個微膠囊包含帶正電荷的白粒子與帶負電荷的黑粒子，白粒子、黑粒子懸浮於清晰液體中，當電場為負極時，白粒子向微膠囊頂端移動，畫面即呈現白色，其相反電場將黑粒子拉到膠囊底部，黑粒子隱藏；反之，黑粒子在微膠囊頂端，則畫面為黑色。

US 06017584為早期針對顯色粒子製備方法的專利，本篇專利Capsule（圖六）內具有一種帶電粒子，藉由外部電壓驅使帶電粒子移動以達顯色目的……以上內容為重點摘錄，如欲詳細全文請見原文

圖六、不同電荷粒子帶電示意圖