塑膠專欄
由外而內賦予接合材料新智慧—刺激響應界面處理材料技術
智能材料
前言
在日常生活當中，你是否也曾因為外界的刺激，而讓自己的身體或是心理產生變化？舉例來說，梅子是一種酸的果實，一吃就讓人口水直流(unconditioned reflex)，天氣變熱時會流汗或容易焦躁，寒風吹來時則會不由自主地發抖(conditioned reflex)，或許我們都可以將之統稱為一種「刺激響應」(stimulus-response)現象。概括來說，這種現象在自然界中也處處可見，如含羞草觸碰後葉子會收攏、天氣變冷而楓葉變紅等；這些看似天生特性的邏輯，在科技日新月異的今日被加以應用，藉由刺激響應技術，成功讓更多沒有生命的素材(stimuli-responsive materials)產生這種「天性」，並藉此讓我們的生活變得更加「智能」(smart)。
第四代材料崛起-智能材料與刺激響應界面處理材料技術
刺激響應(stimulus-response)是近幾年來崛起的新興技術，它是一種「只要經過刺激就會改變特性的技術」(stimuli-responsive technology)，透過這樣的技術，讓目標素材在外界刺激(如：光、電、熱或酸鹼…等)下，能自主性做出響應性的反應，由外而內誘發物理性質或是化學性質的轉變，而形成一種明顯的特性，如：黏滯性、親疏水性、耐衝擊特性及固化等，我們稱之為「智能材料」(smart materials)，是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之後的第四代材料。其中，黏滯性的刺激響應材料開發應用，更是對於現今電子、3C、高科技產業發展，有著關鍵性的影響。
所謂的黏滯性材料(adhesive materials)，最常見的表現媒介如膠帶、膠水、膠片…等，這些黏材的使用，看似對許多產品並無多大影響力，但事實上在工業製程中所需要用到的範疇十分廣泛且關鍵，舉凡零組件的接合、短暫固定、拆卸等，都脫離不了膠材的使用。而膠材的黏滯性功能，有時猶如蝴蝶效應般，不僅直接關係到產品組裝、拆卸的難易程度，以及產品的外觀設計、附加價值，更甚之，將會連帶對全球的環境保護造成影響。
將界面黏滯材料與智能概念相互激盪出刺激響應界面處理材料技術(stimuli-responsive technology)，讓「智能」落實在界面黏滯材料上，建立第四代材料技術平台，可望讓國內傳統產業技術提升，進而創造國內產業外銷市場的新利基。
產品加值與環保落實 界面處理技術的關鍵藍圖
近幾年來世界各國環保意識日增，這讓許多產業開始走向綠色設計；然而，產業在「綠化」的過程中，最常面臨到的問題，即在於因「拆解困難」而導致「不具回收效益」，進而產生出廢棄物，難以符合環保標準。以車燈為例，由於車燈產品主要是由相當純淨的PC、ABS、AS等材料組成，但因為無法拆解，連回收廠都不願意處理，每年有上萬噸材料進行粉碎堆放而無法處理，成為了難解的環保問題。
另一方面，目前3C電子產品趨勢朝向薄型化、輕量化、去螺絲、安全性及環保可回收等特性發展，市場對於產品外觀的設計感與便利性也相當重視，也因此，如何讓產品的結構既穩固、功能便利又能展現出有別於以往的外觀造型，也是產業在市場銷售端所面臨的一大考驗。
以上的問題，在相當程度上皆需仰賴到各種零組件組裝與拆卸的界面處理技術與黏材，但綜觀目前國內市面上普遍的界面貼合產品，大多為具備高度貼合強度的結構膠，或者是以具備低黏性可多次利用的感壓膠產品為主，但兩者均無法兼備「多次可使用」以及「依據應用產品特性變更不同強度」的界面接合特性。
試想，我們在日常黏貼物品時，偶會發生以下兩種情形：其一是黏膠的強度太低導致無法貼緊，其二是因黏膠強度太高而無法自由剝離，或是脫膠時出現殘膠問題，這種「彈性」不足的困擾已頻繁出現在生活，那對於需要高度精準、接合需求的3C、電子工業，就更是一大挑戰與難題了！
迴異於傳統材料的優勢 刺激響應走出多贏新徑
為因應這樣的問題，目前包括美、日、德等國陸續開發新型的界面接合材料與技術，而國內塑膠關鍵技術研發重鎮-財團法人塑膠工業技術發展中心也著手投入研發工作，在經濟部技術處支持下，持續投入「刺激響應界面處理」的智能材料領域。
「刺激響應界面處理材料技術」的優勢在於兼具自主控制能力、多樣化特性、可環保拆解以及刺激源的可設計特性等重要功能，與過去傳統材料有很大的不同。簡單來說，假設經過熱度刺激，手機零件能在不需要螺絲等扣件下，僅用「膠」就可以緊密黏合，但隨著溫度的提升或改變，可造成黏度的不同，如同扣氈一樣，可方便、快速的多次拆解組合，這大大有助於產業的組裝、拆卸製程，對於後續的丟棄拆解也不會產生大型廢棄物或殘膠等化學問題，可以說是兼具經濟與環保等雙重效益。
未來產業發展趨勢與預期
刺激響應界面處理材料技術的誕生，讓「智能」落實在材料的應用彈性上，同時又有效符合3R(Reduce、Reuse、Recycle)特性，是現代高技術新材料發展的重要方向之一，更可望讓國內材料及傳統產業擺脫過去低附加價值產品的競爭劣勢，取代進口材料，進而創造國內產業外銷市場的新利基。
塑膠中心投入刺激響應界面處理材料技術的研發，為國內許多產業的未來畫下轉型升級的藍圖，目前也正積極整合與推廣技術平台，讓台灣的研發能量放眼至國際競爭舞台，展現出產業新貌的蓬勃生命力。
在日常生活當中，你是否也曾因為外界的刺激，而讓自己的身體或是心理產生變化？舉例來說，梅子是一種酸的果實，一吃就讓人口水直流(unconditioned reflex)，天氣變熱時會流汗或容易焦躁，寒風吹來時則會不由自主地發抖(conditioned reflex)，或許我們都可以將之統稱為一種「刺激響應」(stimulus-response)現象。概括來說，這種現象在自然界中也處處可見，如含羞草觸碰後葉子會收攏、天氣變冷而楓葉變紅等；這些看似天生特性的邏輯，在科技日新月異的今日被加以應用，藉由刺激響應技術，成功讓更多沒有生命的素材(stimuli-responsive materials)產生這種「天性」，並藉此讓我們的生活變得更加「智能」(smart)。
第四代材料崛起-智能材料與刺激響應界面處理材料技術
刺激響應(stimulus-response)是近幾年來崛起的新興技術，它是一種「只要經過刺激就會改變特性的技術」(stimuli-responsive technology)，透過這樣的技術，讓目標素材在外界刺激(如：光、電、熱或酸鹼…等)下，能自主性做出響應性的反應，由外而內誘發物理性質或是化學性質的轉變，而形成一種明顯的特性，如：黏滯性、親疏水性、耐衝擊特性及固化等，我們稱之為「智能材料」(smart materials)，是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之後的第四代材料。其中，黏滯性的刺激響應材料開發應用，更是對於現今電子、3C、高科技產業發展，有著關鍵性的影響。
所謂的黏滯性材料(adhesive materials)，最常見的表現媒介如膠帶、膠水、膠片…等，這些黏材的使用，看似對許多產品並無多大影響力，但事實上在工業製程中所需要用到的範疇十分廣泛且關鍵，舉凡零組件的接合、短暫固定、拆卸等，都脫離不了膠材的使用。而膠材的黏滯性功能，有時猶如蝴蝶效應般，不僅直接關係到產品組裝、拆卸的難易程度，以及產品的外觀設計、附加價值，更甚之，將會連帶對全球的環境保護造成影響。
將界面黏滯材料與智能概念相互激盪出刺激響應界面處理材料技術(stimuli-responsive technology)，讓「智能」落實在界面黏滯材料上，建立第四代材料技術平台，可望讓國內傳統產業技術提升，進而創造國內產業外銷市場的新利基。
產品加值與環保落實 界面處理技術的關鍵藍圖
近幾年來世界各國環保意識日增，這讓許多產業開始走向綠色設計；然而，產業在「綠化」的過程中，最常面臨到的問題，即在於因「拆解困難」而導致「不具回收效益」，進而產生出廢棄物，難以符合環保標準。以車燈為例，由於車燈產品主要是由相當純淨的PC、ABS、AS等材料組成，但因為無法拆解，連回收廠都不願意處理，每年有上萬噸材料進行粉碎堆放而無法處理，成為了難解的環保問題。
另一方面，目前3C電子產品趨勢朝向薄型化、輕量化、去螺絲、安全性及環保可回收等特性發展，市場對於產品外觀的設計感與便利性也相當重視，也因此，如何讓產品的結構既穩固、功能便利又能展現出有別於以往的外觀造型，也是產業在市場銷售端所面臨的一大考驗。
以上的問題，在相當程度上皆需仰賴到各種零組件組裝與拆卸的界面處理技術與黏材，但綜觀目前國內市面上普遍的界面貼合產品，大多為具備高度貼合強度的結構膠，或者是以具備低黏性可多次利用的感壓膠產品為主，但兩者均無法兼備「多次可使用」以及「依據應用產品特性變更不同強度」的界面接合特性。
試想，我們在日常黏貼物品時，偶會發生以下兩種情形：其一是黏膠的強度太低導致無法貼緊，其二是因黏膠強度太高而無法自由剝離，或是脫膠時出現殘膠問題，這種「彈性」不足的困擾已頻繁出現在生活，那對於需要高度精準、接合需求的3C、電子工業，就更是一大挑戰與難題了！
迴異於傳統材料的優勢 刺激響應走出多贏新徑
為因應這樣的問題，目前包括美、日、德等國陸續開發新型的界面接合材料與技術，而國內塑膠關鍵技術研發重鎮-財團法人塑膠工業技術發展中心也著手投入研發工作，在經濟部技術處支持下，持續投入「刺激響應界面處理」的智能材料領域。
「刺激響應界面處理材料技術」的優勢在於兼具自主控制能力、多樣化特性、可環保拆解以及刺激源的可設計特性等重要功能，與過去傳統材料有很大的不同。簡單來說，假設經過熱度刺激，手機零件能在不需要螺絲等扣件下，僅用「膠」就可以緊密黏合，但隨著溫度的提升或改變，可造成黏度的不同，如同扣氈一樣，可方便、快速的多次拆解組合，這大大有助於產業的組裝、拆卸製程，對於後續的丟棄拆解也不會產生大型廢棄物或殘膠等化學問題，可以說是兼具經濟與環保等雙重效益。
未來產業發展趨勢與預期
刺激響應界面處理材料技術的誕生，讓「智能」落實在材料的應用彈性上，同時又有效符合3R(Reduce、Reuse、Recycle)特性，是現代高技術新材料發展的重要方向之一，更可望讓國內材料及傳統產業擺脫過去低附加價值產品的競爭劣勢，取代進口材料，進而創造國內產業外銷市場的新利基。
塑膠中心投入刺激響應界面處理材料技術的研發，為國內許多產業的未來畫下轉型升級的藍圖，目前也正積極整合與推廣技術平台，讓台灣的研發能量放眼至國際競爭舞台，展現出產業新貌的蓬勃生命力。