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DESIGN FEATURES
技術縱橫
紙張科技化— 纖維素奈米紙能做出電子產品?
作者:張豐丞，台灣大學森林環境暨資源學系教授
紙質材料是人類用於儲存、交換資訊最古老的材料之一，傳統 紙張具高度多孔性、粗糙和吸濕性，與大多數塗料懸浮液和印 刷油墨相容性低，因此，通常混摻各種非纖維添加劑，以提高 強度、平滑度與光學特性，並阻礙液體與氣體滲透。
苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸 乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)等， 但由於塑膠熱膨脹係數與操作溫 度低、材料來源不可再生，且不利 於印刷，因此還需尋找取代塑膠的 良好軟性基板用材。
傳統紙張退場 化身奈米紙重新登場
電子產業的重大變革—軟性 電子產品
其中，纖維素奈米紙基材具 有柔韌性、厚度薄且輕量、豐富的 原料儲量等優點，且比其他基材更 便宜、更容易加工，再加上纖維素 奈米紙可由多種天然木質纖維中 提取結構細胞製成，還具備可生物 分解等環境友善的特性，因此非常 適合未來作為開發軟性電子裝置 之基材。
在紙製程中導入奈米技術， 起初只是希望優化加工技術、降 低能耗和改善紙張成型，卻意外 產出了具有獨特功能的產品。奈 米紙可以由多種奈米材料如纖維 素奈米材料、奈米碳材、聚合物奈 米纖維、金屬氧化物奈米線等，製 成超薄片形式的多孔材料，至少 一個維度落在1-100nm範圍內。
近年來軟性電子產品(Flexible electronics)的發展受到各界矚 目，被視為是電子產業的重大變 革，有別於傳統電子元件使用矽晶 圓或玻璃作為基板、搭配蝕刻製 程製作，軟性電子裝置利用溶液塗 佈或噴印製程，將微電子元件製作 在軟性可撓式基板上，使該元件或 裝置具可撓曲之特性。
開發纖維素奈米紙需要什麼 條 件?
利用如靜電紡絲、溶液處理、 自組裝、簡單的抽氣過濾等技術 製作，並透過填充奈米填料、奈 米塗層顏料或奈米印刷油墨等 添加劑，提高尺寸穩定性和特定 性能。
軟性電子產品成本較低，且低 溫製程也適合應用於有機薄膜電晶 體(OTFT)、有機發光二極體(OLED) 以及有機太陽能電池(OSC)等相 關電子及光電元件，同時也可用於 智慧型軟性電子及光電產品，如無 線射頻辨識標籤(RFID)、軟性顯示 器、平面照明面板、太陽能電源供 應系統、無線智慧感測器及穿戴式 電子產品等。
纖維素奈米紙的功能源於材 料固有特性、添加其他功能性材 料，或是在表面進行塗層或元件設 計。因此，想要開發功能性纖維素 奈米紙，需要了解如何將原料、各 種功能性添加材料、製造製程相互 搭配，以提供預期的功能。
目前已開發許多具有附加功 能的奈米紙產品，包括保護用襯 紙、低透氣紙、透明紙、超疏水 紙、阻燃紙、光催化紙、抗菌紙、 導電紙、磁性紙、感測器紙、印刷 電子紙、形狀記憶紙，以及用於能 量採集和能量儲存的特殊紙等。
傳統電子元件常用基板材料為 塑膠、金屬、玻璃等，而塑膠為目前 主要可撓式基板材料，常用如聚對
一般木質纖維是由纖維素、半 纖維素、木質素和抽出物所構成的 複合材料，這些化學組成的比例及 其結構，在不同原料種類間有所不 同。木材和天然纖維的細胞壁具有 多層結構，纖維素微纖維排列於細
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