學研新創 - 特化材料與應用生技
原位聚合螢光碳點聚酯複合材料與螢光碳點纖維作為紡織示蹤劑之應用
2022-12-22
陳威宇助理教授/國立屏東科技大學、南臺科技大學、臺南紡織股份有限公司

陳威宇、陳澄河、王家德 、吳宗翰、吳佳洋、陳彥洲、朱冠竹

聚酯纖維是紡織業廣泛使用的化學纖維,每年有超過五千萬噸的使用量。然而在全球減塑政策以及2050淨零碳排目標下,紡織製品的再生循環利用成為產業減碳的關鍵方法之一。本研究以生物性高分子作為螢光碳點原料結合聚酯反應製程,利用「原位」與「一步法」合成螢光碳點聚酯複合材料,並與再生回收聚酯粒共混摻形成螢光碳點纖維作為紡織示蹤劑。原位聚合製程在於成功將小於5奈米的螢光碳點均勻分散於聚酯材料中,減少傳統混摻法導致分散不均與粉塵易造成工安塵暴問題,並大幅下降設備與製造成本等優勢。螢光碳點纖維中不同型態之螢光碳點具備獨特半高峰寬以及激發光與放射光相依性等光學性質,而此光學特性可應用作為紡織示蹤劑,利於原料供應者與下游使用商對於再生紡織製品履歷的建立。透過與臺南紡織股份有限公司合作下,在量產與場域進行驗證,證實螢光碳點纖維作為紡織示蹤劑的可行性。原位聚合螢光碳點聚酯複合材料與螢光碳點纖維,除了綠色製程優勢,更具有綠色、環境友善以及生物相容性佳的特性,更深化臺灣紡織產業的自主技術提升,未來在循環經濟與碳足跡上更扮演著重要的推手。

評審推薦
1.團隊開發原位聚合螢光碳點聚酯複合材料與螢光碳點纖維,以生物性高分子為前驅物,同時進行聚酯反應,達到以「原位」與「一步法」合成螢光碳點聚酯複合材料的目的,建立技術自主性。
2.技術已獲得中華民國專利,可有效降低生產成本,提升產品售價競爭力,並已實現於現場放量製程,年目標為10000噸。
3.團隊已與地方紡織產業積極互動,開發本材料作為紡織示蹤劑之訊號來源,可為終端使用者建立產品履歷,對於紡織業之發展相當重要。
2023年度精進成果
本次新創精進技術,著重開發黃色放光(550−600 nm)之螢光碳點聚酯複合材料,目的為增進其紡織追蹤劑的多樣性。首先,於乙二醇溶液中合成黃色放光(550−600 nm)之螢光碳點,再透過臺南紡織公司之實驗工廠,將其黃色放光之螢光碳點進行原位聚合聚酯反應過程,合成公斤級之黃色放光(550−600 nm)之螢光碳點聚酯複合材料可作為再生聚酯粒之紡織追蹤劑。並透過醇解過程,以光譜以及電子顯微鏡確立其螢光碳點,可均勻分散於聚酯材料中。最後,本精進技術,受到環境部以及國科會產學合作計畫專題研究補助,可見其技術之重要性,並且本技術正在進行美國專利審查之中。在低碳紡織的新概念下,本精進研究提供一個再生聚酯粒之紡織追蹤劑的新興技術,並結合循環經濟之概念,再次成為臺灣紡織技術中的重要推手。
團隊簡介

陳威宇

學歷

國立臺灣大學 化學系 博士

國立清華大學 生醫工程與環境科學系 碩士

現職

國立屏東科技大學 材料工程系/助理教授

經歷

1.南臺科技大學 化學工程與材料工程系 助理教授 (2019/08−2022/01)

2.長興材料工業股份有限公司 合成樹脂部 高級研究員 (2017/01−2019/07)

3.長興材料工業股份有限公司 合成樹脂部 研究員 (2015/03−2016/12)

4.國際傑出發明家年度金球獎, 2022

5.台灣天才發明家獎, 2022

6.臺灣創新技術博覽會-金牌獎 “碳奈米點螢光聚合物及其製備方法與碳奈米點螢光纖維”, 2021

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