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可撓性與可拉伸性的軟性混和電子材料之製備、性質及其應用

為了解決triton x-100用途的問題，作者黃晨洋 這樣論述：

柔性和拉伸可穿戴感測裝置有許多用途應用，包括電子的皮膚、健康裝置、可柔性顯示器和訊號收集裝置，透過感測器可以收到環境的物理或化學訊號的變化。由許多電路或複雜的分層矩陣陣列組成，並且通過複雜的生產過程製造，這導致大量的能量消耗並限制了廣泛應用。通過高效開發、可擴展和低成本的製造方案，導電與柔性的功能傳感器成為促進傳感系統發展的有競爭力和有吸引力的候選者。由於電子產品需要可柔性與可拉伸，軟性電子材料已經引起了廣泛關注，可透過添加碳材料或金屬的聚合物材料，因為該方法是減少成本消耗，同時保持材料的獨特性能。靜電紡絲技術可以快速製備奈米纖維方式，透過纖維具備可拉伸結構，在柔性裝置可以更快速並且簡易製造

。在這項研究中，透過聚合物對奈米材料的分散性，對於材料分散後的表面電阻影響性，探討製備方式對於導電性與可拉伸/可撓曲性質，結果顯示隨著電阻的降低，加工方式製備出的電子材料，可以增加生理訊號中的穩定性，並減少訊號中個雜訊干擾。 第一部分提出新型纖維碳電極的製備技術，是將聚醚單胺接枝在苯乙烯馬來酸酐上形成梳子狀共聚物，分散碳黑與石墨烯並添加聚氨酯製作靜電紡絲碳收集板，運用紡絲技術本身正負極性特性將纖維沉積在收集板上，形成纖維碳電極，纖維碳電極表現出穩定撓曲性與導電性，且在不同運動狀態下測量心電圖，並且可以偵測微小肌電訊號改變，可用於可連續監測訊號偵測。 第二部分是新型(聚異丁烯-b-聚(氧乙烯)-

b-聚異丁烯)三嵌段共聚物，通過共價鍵吸附方式穩定奈米銀顆粒大小與吸附三種不同維度結構奈米碳材料上，將紡絲後纖維浸漬在導電混合溶液中得到導電奈米纖維，研究結果，摻混後纖維具有高穩定電性及拉伸強度，改善第一部分機械與導電特性，在不同環境下可提高訊號穩定度且減少診斷錯誤可能性。透過疲勞試驗，製備纖維電極可適用於長時間裝置監測可用性，並推動了這些有前途的材料在穿戴式應用中的未來前景。 第三部分中，本研究透過奈米銀包銅樹枝狀材料與石墨烯製備預拉伸線路，與奈米碳材製備電極應用於智慧服飾感測器。奈米碳材料包括碳黑(carbon black)與石墨烯(graphene)作為導電填充物以及聚氨酯為基材，其中關

鍵性之奈米分散原理是以含有一個親脂性的烴基基團和一個親水性的聚乙二醇鏈段之非離子型分散劑(Triton X-100)作為物理分散碳黑與石墨烯兩種奈米材料。透過研究證實，三種不同形狀預拉伸線路，馬蹄形圖案化線路結合碳電極可以用在連接多部位穿戴式裝置，並且可同步偵測心電圖與肌電圖訊號。

開發可撓式電極用於掃描式電化學顯微鏡之口腔癌成像處理

為了解決triton x-100用途的問題，作者林晏慈 這樣論述：

掃描式電化學顯微鏡(SECM) 為一種表面探針掃描分析技術，其原理是利用微電極或奈米電極探針尖端與樣品間產生的交互反應，來分析材料表面形貌或是檢測電化學活性物質的分布，並形成影像。由先前研究指出，傳統的工作電極以玻璃封裝鉑電極為主，不但易斷，也可能受崎嶇的樣品表面訊號干擾造成掃描上的不準確性，所以科學家們開發出可撓式的碳軟電極，可直接與貼合樣品表面掃描與測量卻不損害樣品，反而提高檢測靈敏度，然而碳軟電極的製作方法過於複雜且成本高，碳糊容易因泡在溶液裡過久而變質，也不易直接修飾像是aptamer的生物分子在其表面，因此我們開發出簡單製作的可撓式金軟電極。它不像一般的玻璃金電極成本高、製作複雜又

容易斷裂的可撓式金軟電極取代以往的碳軟電極，在使用前不需要拋光，直接切除就可露出新的電極截面，不僅可以用在SECM上，還可以用在一般的biosensor上，用途廣泛且成本低廉。此電極含有實心的金，金表面可修飾S-H鍵幫助抗原、DNA probe或蛋白與電極結合，相較於奈米粒子合成的金粒子電極穩定性高，此外，電極極薄，只有100 µm以內的膜厚度，在SECM掃描上比其他軟電極更貼近樣品表面，應用於掃描口腔癌組織看其IL-6或EGFR的分布以及罹患高血壓老鼠的心臟切片看其anti-MR的分布並成像。為了提高影像的解析度，我們對SECM掃描得到的圖像進行影像處理，首先利用MATLAB先對顯微鏡影像做

邊緣偵測，調整SECM影像大小與顯微鏡大小相符，再對兩張圖片做小波處理後，將兩張圖重新融合得到新的影像，解決一般微電極因抗體作用時間有限而須加快掃描速度造成成像解析度不高的問題，如此一來，由於顯微鏡圖片上清楚的組織邊界加上SECM影像上生物標誌物的分布，讓判讀癌症的區域更方便，未來也許可以結合人工智慧，建立掃描結果資料庫，統整各種癌症在不同部位或不同人種的電流趨勢，讓電腦自動判讀癌症的部位與嚴重程度，醫生在旁邊做二次確認，降低癌症誤判的機率，實現早期發現的早期治療的可能，增加精準醫療的可能性。