周子琪 / 工研院材化所
磁磚起源於古巴比倫，早期用泥土與纖維製成磚塊；至古希臘、羅馬發展陶瓷技術，磁磚用於裝飾；中世紀歐洲以彩繪釉面磁磚美化教堂；工業革命後，機械化生產提升品質，現代磁磚以石英、黏土製成，兼具耐久與美觀，成為建築首選建材。近年來，磁磚的功能性發展迅速，結合科技賦能，滿足現代生活的多元需求。本文介紹現今常見的自潔、抗菌、防靜電、調濕、隔熱、防滑等不同功能的磁磚及其功能原理，它們不僅延續了傳統磁磚的裝飾與保護功能，更結合科技創新，為現代建築與生活帶來更多可能性。
【內文精選】
功能性磁磚介紹
1. 自潔耐污磁磚
除了表面塗覆，也可將疏水結構設計到釉面上。當氧化鋅摻入釉料中並經燒結，矽鋅礦和鋅礦的結晶會產生尺寸約2~10 μm大小的晶體，並緻密排列於表面。其表面粗糙度(Ra)相較未加入鋅的普通釉面(Ra =2.6 μm)，可提高到Ra = 540 μm的程度。水接觸角也由小於30°增加到128°。另外，銅的熔點為1,200˚C，非常接近磁磚燒結的溫度。如在釉料中添加銅，並於最高熱處理溫度後快速冷卻，使釉料表面出現奈米等級的銅氧化物結晶，亦可產生接觸角約110°的疏水結構。上述二者之表面微觀結構如圖一所示，且鋅與銅金屬具抗菌特性，可使釉面具備自潔與抗菌的雙效功能。
圖一、(a)釉面的鋅金屬微結構；(b)釉面的銅金屬微結構
2. 抗菌磁磚
經歷SARS、COVID等疫情，人們對健康的意識升高，具抗菌功能的磁磚也是近年新興的項目。依抗菌材質，可分為：金屬類、金屬氧化物類；依抗菌機制，可分為：毒化、光催化、電位變化及生物膜生長抑制等機制。
當銀離子(Ag+)進入微生物內部時，會破壞細菌或病毒的呼吸及電子傳輸系統，導致活性酵素的破壞，且Ag+可將氧氣或水中溶氧反應生成具抗菌作用的活性氧。而TiO2、ZnO、CeO2、Bi2O3等材料，是需經由光催化進行反應來生成過氧化氫及羥基自由基以獲得抗菌功能，如前所述，此類材料的特性是導帶與價帶的能隙差可吸收匹配特定光能所致。這類耐高溫的材料，可摻入釉料製成抗菌釉料；但如四級胺鹽(QAC)這類的抗菌劑，因無法承受磁磚的高溫製程，則會以噴塗的方式實施。
3. 防靜電磁磚
能搭配磁磚高溫燒製製程的導電材料為導電陶瓷材料，如Aluminum-doped ZincOxide(AZO，鋁摻雜氧化鋅)或AntimonydopedTin Oxide(ATO，銻摻雜氧化錫)。以前者為例，將AZO導電粉體加入釉料中，隨釉施於磁磚坯體上，於1,170˚C下共燒後，可得體電阻率達5.9 × 107 ohm的防靜電磁磚，較絕緣陶瓷的低標1010 ohm低了許多。在ATO方面，屈彬等人依圖四進行施作，並探討ATO粉體添加量、釉料種類及釉層施作厚度對防靜電性能的影響 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖四、防靜電磁磚製備流程示意圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》461期，更多資料請見下方附檔。