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海藻酸鈉/水性聚氨酯與百里香酚/聚乙烯醇縮丁醛摻混體特性及其靜電紡絲之奈米纖維網應用研究

為了解決i spin 360缺點的問題，作者盧文琦 這樣論述：

近年來，運用奈米纖維網的特性以發展創傷敷料與過濾材料，廣泛為各界所重視。為改善海藻酸鹽敷料的缺點與發展抗菌性的過濾材料，本論文以靜電紡絲法製作奈米纖維網，並進行傷口纖維網膜敷料的物性改善與奈米纖維抗菌口罩的優化等兩部分：第一部分：基於天然海藻酸鹽材料具有高度親水性，容易在高濕度下溶解與崩壞，於濕氣環境下也欠缺機械強度。於是研究將海藻酸鈉（SA）和水性聚氨基甲酸酯（WPU）摻混後，以氯化鈣進行交聯，改善海藻酸鹽溶解於高濕狀態的缺點。研究結果顯示，各摻混體的吸水性、透濕性與抗張強度，除了受交聯度的影響外，也與摻混體的相容性有關。結果顯示30 wt％SA的WPU摻混體(WPU/SA30)，經與10

wt％氯化鈣水溶液交聯後 (WPU/CA30)，其具有良好的混容性且幾乎不溶解於水中，並保有37.5 wt％吸水性，及達25.1 g/m2–24h透濕性的性能。此外，該樣品於交聯摻混體中，具有適化的斷裂強度與伸度。進一步利用靜電紡絲技術，成功地於15kV電壓下，完成紡製WPU/SA30纖維網膜，並進行交聯，由SEM圖顯示此種多孔纖維膜之孔隙尺寸小於10 µm，纖維直徑範圍約為2µm以下，由於它具有好的機械強度和耐水性能，於是該項材料可以進一步發展成為有效的傷口敷料。第二部分：目前流行性感冒與新冠肺炎(COVID-19)，已危及人類安全，因此健康管理和預防疾病的傳播已成為重要的課題。口罩是廣泛

可有效地降低飛沫傳染等相關疾病的散播。本論文透過靜電紡絲技術，利用無毒的高分子聚合物基質-聚乙烯醇縮丁醛（PVB）結合抗菌之天然酚單萜烯-百里香酚(Thymol)製造抗菌口罩，並以日本工業標準(JIS)和美國紡織化學協會(AATCC)方法進行檢測。研究結果顯示，摻混比例Thymol：PVB＝0.6：1的複合奈米纖維膜能表現出最佳的性能，對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的最大抗菌活性值分別可達5.6和6.4，代表其具有抑菌效果。此外，利用直立式靜電紡絲技術以製備Thymol / PVB奈米纖維口罩，並確立各種紡絲參數對於次微米過濾效率（PFE）、壓差和細菌過濾效率（BFE）的效應，而對小直徑奈米纖維

的抗菌口罩進行了徹底的優化，進而使纖維堆積更密集，並改善了PFE值和壓差。 因此，該口罩符合當前傳染病流行的防護安全要求。研究中的奈米纖維口罩除具有符合CNS 14774標準建議的一般醫用口罩的抗菌活性外，其BFE達到99.4％，壓差小於5 mmH2O / cm2而使得配戴者感到透氣舒適而不悶熱。於是本研究製作的口罩，可作為進階的維護人體健康，降低疾病的傳染的防護用品之參考。綜上所述，本論文利用靜電紡絲技術，成功紡製具良好機械強度和耐水性的SA/WPU傷口敷料(第一部分)，及具抗菌性能且配戴舒適並符合一般醫用標準的Thymol / PVB奈米纖維口罩 (第二部分)，未來可望應用於生醫材料相關領

域。

可高度調控液晶手性光學元件之研究與應用

為了解決i spin 360缺點的問題，作者蔣順安 這樣論述：

由於現代與未來光學或光電子學愈趨重視元件設備的多功能特性，具有高度可調特性的材料因此扮演著越來越重要的角色。手性向列型液晶具有自組裝的螺旋超分子週期性結構和可透過外部刺激靈活操縱的手性光學特性在近年裡持續地引起相當關注。這些獨特的特性大幅拓寬了其在顯示器、光學/光子元件、雷射與感應器等性能與應用範疇。然而，傳統的正型或負型手性向列液晶元件其電調控性能表現不佳，如波長可調範圍窄而有限、光子能隙容易被破壞及驅動電壓過高等缺點，都促使著科學家從調控方法與材料等方面解決此長久問題。 在本論文中，我們著重在提升膽固醇液晶與藍相液晶兩種最具代表性之手性向列液晶材料的元件應用性能。藉由材料的改善與提

出不同的外部刺激方式，大幅提升材料的調控與穩定性能，並且成功展示相關的應用範例。 本論文題目為『可高度調控液晶手性光學元件之研究與應用』。可分為下列四個主題做研究探討：(一)、 傳統的電致變色器件主要通過電致變色材料的吸收帶來改變電致變色材料的顏色，導致電致變色後此類材料的顏色選擇和顏色性能的可調度性較低。儘管透過干涉增強奈米共振腔可改善此問題，但在單個電致變色器件上實現全色可控仍然是個巨大挑戰。第一部分主題為『基於超分子手性光子材料之邁向全色可調手性電致熱變色元件』。此研究主要探討鐵電型液晶摻雜至膽固醇液晶中對其光學特性的影響以及驗證其應用潛力。實驗結果發現，鐵電型液晶的摻雜能使整體

複合材料的層列與膽固醇液晶相相變溫度提升至室溫附近，當環境溫度接近此相變點時螺旋結構會大量解旋使反射波段產生大幅紅移現象且維持完整反射波型與高反射率，藉由透過升降溫的方式使反射波段在可見光中大範圍移動。基於上述複合材料的特性，我們結合銦錫氧化物導電玻璃基板 之高電致發熱效率，開發在室溫下可低直流電壓且反射波段於全白光區下能完整調控之元件。基於上述調控原理，我們亦成功製作與展示可低電壓調控廣頻域輸出波長之雷射和可低電壓全光域變色之微纖維紡織品。(二)、 能夠動態操縱、修改甚至制定光特性（例如波前）的新型光學或光子器件在現代和未來光學的發展中越來越受到重視。具有螺旋波面的光學渦旋是一種具有固有軌

道角動量的特殊光。因此，這種渦流光適用於先進光學的利用，如光鑷、超分辨率顯微鏡、光通信和量子技術。第二部分主題為『圓形對稱手性光學結構之超寬頻可調控布拉格-貝瑞光渦流產生器』。本研究可視為上主題研究之延伸，主要探討將鐵電型液晶摻雜至圓形對稱手性光學結構之膽固醇液晶中對所產生之光渦流波長調控性之影響。實驗結果顯示，透過電致熱方式，使元件產生的渦流光顏色可以藉由外加低電壓方式產廣頻域的顏色變化。實驗中，藉由麥克森干涉儀，可方便檢驗球面波及平面波產生的渦流光特性，包含渦流方向與拓樸荷l值大小。本元件可轉換幾何相位並在室溫下具有超寬帶可操作性和高可操作性，為展示適合未來光學/光子應用的關鍵零組件提供了

一個很好的例子。(三)、 由刺激響應結構變形引起的自組織週期性微/奈米結構經常發生在各向異性自組裝超分子系統（例如液晶系統）中。然而，這些結構的大面積有序性往往不容易控制。第三部份工作主題為『一維干涉場控制大面積有序二維超分子手性微結構』。在此研究中我們首度發現，在雷射光束激發膽固醇液晶與單體混合物樣品的聚合過程，會因照光面先累積聚合網絡結構，導致往尚未聚合處擠壓，造成未聚合之膽固醇液晶與單體混合層厚度變薄。此過程造成螺距變短而產生縱向內應力，進一步與表面配向力與材料回復彈力競爭下引發Helfrich形變而產生無序之二維手性微網格結構。實驗更進一步發現，若改以使用雙光干涉場對樣品進行曝光，則

可控制產生的二維手性微結構變得大面積有序排列，此乃因為干涉場於樣品近光邊事先產生一維週期凹凸起伏變化之聚合物陣列，進一步引導因上述原因於稍後產生的二維手性網格微結構變得大面積排列有序。本研究成果進一步增進與改善Helfrich deformation之可應用性，實質地提升其未來於光電領域方面之應用潛力。(四)、 最後一部分主題為『基於偶氮雙鍵手性材料摻雜藍相液晶之可光調控光子晶體』。在此研究中，我們摻雜不同濃度之偶氮手性材料至藍相液晶中，先探討此材料在基板有無水平配向的條件下所生長之藍相晶格結構的光學性質差異。並透過照光調控的方式，引發偶氮手性材料產生光致異構化反應，可逆地調控藍相與各方同性

液相之間的相態變化。實驗結果顯示，高濃度偶氮手性材料摻雜之藍相液晶在水平配向的樣品中，照射常短波長不同光場可使液晶在藍相與各方同性液相之間穩定切換。然而，低濃度偶氮手性材料摻雜之藍相液晶在無配向的樣品中，照光可連續調控藍相晶格反射波段。基於本研究的成果，偶氮雙鍵手性材料摻雜藍相液晶在可調控之光子元件中有高度的潛在應用，例如光開關、光柵、雷射、濾波器與反射鏡等。