九州大學與京都大學對於廣泛應用於接著劑與電子材料的環氧樹脂(Epoxy Resin),從分子層級進行了劣化機制解析。研究發現,在水與酸存在的環境下,樹脂內部的化學鍵會更容易斷裂,進而大幅加速材料劣化。此項研究成果可望應用於高耐久材料設計與樹脂回收技術的開發。
環氧樹脂因具備優異的機械強度、絕緣性及黏著特性,廣泛應用於電子零組件、塗料與結構接著等領域。然而,長期暴露於濕氣或酸性環境時所產生的老化問題為材料應用上的重要課題。為釐清劣化機制,研究團隊利用基於量子力學的量子化學計算,分析分子內電子的行為,並定量評估構成環氧樹脂化學鍵在斷裂時所需的能量。
研究結果顯示,原本不易斷裂的化學鍵,在水分子參與下會更容易發生反應。此外,在酸性環境中,化學鍵斷裂所需能量甚至降低至原本的一半以下,促使水分子的水解反應顯著加速,進一步促進環氧樹脂劣化。研究團隊認為,此成果不僅有助於建立更高可靠度與長壽命的高分子材料設計方法,也可望應用於樹脂降解控制與化學回收技術,推動循環材料技術發展。