Page 31 - 能量採集技術開啟醫療應用新局

圖1:木質纖維與纖維素纖維多層次結構。
圖2:不同形式的纖維素纖維:(a)紙漿纖維;(b) CNFs;(c) CNCs;(d) BC纖維。
良特性。纖維素奈米材料所形成的 交互網路，可產生不同的比表面積 和孔隙結構，CNF和CNC膜由於具 有複雜的奈米纖維/微晶纏結，可 降低氧分子在纖維素奈米紙內的滲 透速度，提升氧氣阻隔性。然而，纖 維素奈米紙的水蒸氣阻隔性能，因 其親水性而降低，需透過表面改質 或增加其他添加物改善。
纖維素奈米材料具有高表面 積、高柔韌性和表面大量羥基，使 纖維素奈米紙具有高拉伸強度和 高楊氏模量(Young's modulus)。 在傳統紙張中添加纖維素奈米材 料可提高表面平滑度，適合作噴墨 列印技術的印刷基材;將功能性奈 米粒子溶解或分散在溶液中形成功 能性墨水，再使用合適技術印刷或 塗佈在紙上，可在紙上建構功能 應用或裝置。CNF和CNC的密集堆 積，使油墨通過孔隙被吸收，但保 留功能性顆粒在紙張表面，並顯示 更細的線路與更低的電阻，可以此
胞壁中，透過機械與化學處理將細 胞壁結構分解至微奈米尺度、成單 支或成束的纖維單元，以提取纖維 素奈米材料。
菌合成或靜電紡絲。 採Top-down法由植物木質
圖1為木質纖維與纖維素纖 維多層次結構示意圖，其中纖維 素微纖維可再區分為結晶區與非 結晶區，此種多層次纖維結構，可 用多種物理與化學方法，將其分離 為不同尺度的纖維後再加以利用。
纖維解纖生產纖維素奈米材料， 需要經研磨、低溫粉碎或高壓均質 化等處理，進行機械分離。經由調 節合適壓力與循環數等條件，產 生直徑為100nm到1μm、長度從 數百μm到1mm的CMF;若提高壓 力與增加更多循環，則可生產直徑 和長度更小的CNF，但主要缺點是 能耗較高。
奈米紙的應用潛力—具功能 性的特殊紙
目前已開發了不同類型的 纖維素奈米材料(CNM)，根據其 幾何形狀可大略分類為:纖維素 微纖維(CMF)、纖維素奈米纖維 (CNF)和纖維素奈米微晶(CNC) 或稱纖維素奈米晶鬚(Cellulose nanowhiskers)，這些纖維素奈 米材料具親水性、方便改質和具備 多種尺度與形態(圖2)。
纖維素奈米微晶則是具有高 結晶度和高剛性的棒狀纖維，長寬 比相對較低，通常直徑為2-20nm、 長度為100-600nm，CNC常由紙漿 纖維或微晶纖維素酸水解製成，以 硫酸、鹽酸或磷酸等無機酸水解， 結合超音波處理去除纖維素纖維 的非結晶區。此外，細菌纖維素 (Bacterial cellulose;BC)(圖2d) 由細菌生產純且高度結晶的纖維 素纖維，也在許多方面有所發展。
纖維素微奈米材料如何生 產?
纖維素微奈米材料的生產技術 多樣，可採由上而下(Top-down)方 法，如酶水解或機械研磨，或由下 而上(Bottom-up)方法生產，如細
這些纖維素材料製成的奈米 紙，具備包括低熱膨脹係數、高平 滑度、高光學透明度、阻隔性能提 升、可表面功能化改質或修飾等優
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