生質與永續材料/能源電子報 2026/03

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發行日期：2026年03月20日
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植物來源芳香族化合物打造新型聚合物，實現回收與升級再造
橫濱國立大學與富山大學成功開發出一種以植物來源芳香族化合物「苯丙烷類(Phenylpropanoid)」為原料的新型聚合物。此聚合物具有高生質含量與優異的物性，並可在溫和條件下分解，可望有助於促進可回收、可升級再造(Upcycling)之植物來源聚合物的開發。
苯丙烷類化合物是在精油製程中萃取獲得的植物來源芳香族化合物，因其價格合理、取得容易且具有獨特的分子結構特性，近年來被視為次世代聚合物原料而備受關注。然而過去以傳統合成法製成的相關聚合物在提高生質含量、促進可分解性等方面仍有難題待解決。
此次研究首先將苯丙烷類化合物與含矽(Si)的連接分子(Linker)反應，合成雙官能性單體；接著再透過化學氧化或電化學氧化的方法，促使單體進一步聚合，成功合成目標聚合物，生質含量高達69%~79%，且因分子中含有剛性的芳香環、環丁烷結構(Cyclobutane Ring)以及矽-氧(Si-O)鍵，展現出良好的熱物性。此外，研究團隊也確認新聚合物可透過「伴隨環丁烷結構開裂的Diels-Alder分解反應」與「利用氟離子引發的Si-O鍵開裂反應」兩種不同方法在溫和條件下進行分解，不僅能回收再製為原聚合物，亦可升級再造成聚氨酯或環氧樹脂硬化材料。
今後研究團隊將致力於合成更高分子量的聚合物，並提升分解反應的效率，期開發出兼具實用性與優異材料性能、適合實際應用的植物來源聚合物材料。資料連結
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大阪公立大學開發界面光環化加成聚合，在水中無須觸媒即能合成可分解高分子
大阪公立大學開發出一項「界面光環化加成聚合」技術，在水中無需引發劑或觸媒、僅以光照即可合成可分解材料。此方法利用天然物來源的可分解高分子，能由桂皮酸、甘油等分子衍生之光反應性單體簡易製作出分解性高分子膠囊，可望廣泛應用於醫藥、化妝品、香料、肥料等領域，並透過可分解高分子膠囊的實用化，為海洋微塑膠等環境問題提供解決對策。
研究團隊利用肉桂等植物來源的桂皮酸與脂質來源的甘油作為原料，經由脫水縮合形成酯鍵，製作出具有光反應性的單體。此單體中桂皮酸酯部位所含的不飽和烴類烯烴(Alkene)在光照條件下於單體微粒界面附近發生環化加成反應，形成環狀結構並進一步聚合為高分子。由於溶媒僅使用水，整個製程可僅以天然物來源分子完成高分子合成。
此項技術亦可在去除未反應單體的同時，直接製作內包目標分子的高分子膠囊。形成的膠囊可透過分解或加水分解，轉換為自然界既存物質或原始單體，具有高度環境相容性。研究中亦驗證將香料成分包覆於膠囊內，可藉由膠囊破裂實現受控釋放。
此外，透過在桂皮酸結構中導入取代基，可將反應與分解所需的光波長延長，使可見光亦可作為光源，進一步提升製程安全性。結合高輸出、可照射大面積的光源設備，大阪公立大學已成功實現數百毫升等級的合成規模，顯示該技術具有產業化潛力。
今後研究將擴展至更多天然物來源分子的適用性，並進一步釐清其在自然環境中的分解行為，期藉此建立環境調和型材料的全新設計指引。資料連結
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微藻類來源裸藻醣，具抑制花粉與PM2.5附著之防護潛力
日本Euglena發表一項研究成果，發現以微藻類「綠蟲藻(Euglena)」為原料開發之化妝品成分「裸藻醣原料粉末(Paramylon Raw Powder)」，具有抑制花粉、PM2.5等微粒子附著於肌膚表面的潛在效果。研究顯示，微粒子不易進入肌膚紋理結構，且在清潔後，殘留於肌膚表面的微粒子量亦呈現降低趨勢。從此效果推測與裸藻醣特有的結晶性粒子構造，以及其對於水、油的不溶性特性密切相關。
裸藻醣為綠蟲藻細胞內用於儲存物質的稀有成分。過去在食品領域中，已有研究顯示可作用於腸道免疫細胞，具有維持免疫平衡與緩解感染症狀的潛在功效。另在化妝品原料應用方面，亦已確認裸藻醣可透過肌膚免疫機制促進保濕因子生成、抑制發炎反應，以及改善洗顏產品之泡沫品質等作用，具有調節整體肌膚環境的機能性。
此次研究進一步評估裸藻醣對於肌膚表面產生的物理性影響。實驗中於受試者前臂內側塗佈含有裸藻醣原料粉末之凝膠配方，並散佈微粒子樣本進行測試。結果顯示，當裸藻醣添加濃度達5%以上時，微粒子樣本的肌膚附著量明顯降低。
此外，在塗佈卸妝油並以清水沖洗，進行肌膚表面微粒子殘存量的評估後，確認在裸藻醣原料粉末添加濃度達1%以上的條件下，微粒子樣本較不易殘留於肌膚紋理結構中，顯示其有助於降低洗後微粒子殘存風險。資料連結
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以橡膠分散體實現纖維素高分散化，提升環氧樹脂韌性近2倍
日本KUREHA集團旗下的Resinous Kasei開發了一項可提升纖維素纖維(Cellulose Fiber)分散性的表面處理技術。此項技術透過將核殼型(Core-Shell)橡膠粒子附著於纖維素表面，成功賦予其作為樹脂補強填料的機能。
此項技術採用了纖維直徑約20 μm的非改質纖維素作為原料。首先對纖維素導入官能基，再利用Resinous Kasei既有對外銷售之橡膠分散體「RKB系列」進行表面處理。藉由結合黏著成分的獨家濕式製程，促使橡膠粒子穩定附著於纖維素表面，形成橡膠改質纖維素纖維。
目前已確認新材料可大幅提升添加樹脂的韌性。在環氧樹脂硬化物中，其破壞韌性值相較於未補強品提升近2倍，對於裂紋抑制等應用需求展現高度潛力。此外，原本流動性不佳的纖維素粉體，經表面處理後呈現「乾爽、易流動」的物性特徵，有助於實際加工與混練操作。
此次新開發的材料以生質資源(Biomass)應用為核心訴求，現階段尚未納入電子材料用途，但今後將評估纖維素所具備的低熱膨脹係數(Low CTE)特性，拓展至更高附加價值的樹脂複合材料領域。資料連結
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Sumitomo Bakelite推出生質PFA高難燃預浸材，兼顧碳足跡減量與安全性
日本Sumitomo Bakelite開發出採用生質由來聚糠醇（呋喃樹脂；Polyfurfuryl Alcohol; PFA）製成的高難燃性預浸材(Prepreg)，可望適用於航空內裝材料等對難燃性要求極高的領域，並可在兼顧安全性的同時，實現環境負荷的低減。目前產品仍處於試作階段，已開始向部分航空器製造商提供樣品，後續將持續進行客戶端評估，並以2028年啟動量產為目標。除了航空領域之外，Sumitomo Bakelite亦規劃將新材料拓展至車用電池等須具備高難燃性能的應用場域。
在航空產業朝向「2050年碳中和目標」邁進的背景下，各大飛機製造商積極推動脫碳化，同時為了達成輕量化需求，纖維強化塑膠(FRP)的使用日益普及。然而，在製造過程中降低石油來源原料的使用比例仍是一項重要課題。特別是熱硬化性樹脂因回收難度較高，業界正積極探索以生質原料取代石化原料的可行方案。
Sumitomo Bakelite將非可食性生質原料來源的PFA樹脂及其相關產品統一納入「sbPFA」品牌體系，並在此架構下完成PFA預浸材的開發。PFA預浸材在機械強度方面可達到傳統石油基酚醛樹脂的同等水準，同時符合航空器內裝所要求的高難燃性、低發煙性及低毒性(FST)標準。此外，在符合14 CFR Part 25規範的OSU熱釋放測試中，亦確認與石油製酚醛樹脂相當。
Sumitomo Bakelite透過自PFA聚合至預浸材製程的一貫化開發，相較既有產品，新材料的碳足跡(CFP)可降低約43%，有效實現環境負荷降低與材料安全性能提升的雙重目標。資料連結
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立體複合型聚乳酸邁向量產，推動次世代PLA應用擴展
日本HighChem成功建立「立體複合型聚乳酸(Stereo Complex PLA; SC-PLA)」的製造技術，其為具備高耐熱性與高耐久性之聚乳酸(PLA)材料。HighChem使用承接自帝人(Teijin)之SC-PLA相關智慧財產權並完成技術再現，未來將加速推動量產化與實用化，以在PLA市場取得全球約一成市占率為目標。
PLA為100%植物來源的生質塑膠，在特定環境條件下可分解為水與二氧化碳，具有生物降解性，故被視為有助於降低環境污染的材料。然而，由於其化學結構相對單純，長期以來在機械強度與耐熱性方面仍有不足之處，因此限制了應用範圍。
SC-PLA的特色在於採用高純度的L-乳酸與D-乳酸作為原料，形成獨特的立體複合型(Stereo Complex)結晶構造。相較於一般PLA熔點約為170℃，SC-PLA的可達210℃以上，使其得以承受更高溫的加工條件，並拓展至更廣泛的應用領域。此外，透過對結晶結構與分子量的設計，可調節其加水分解特性，進而依用途賦予所需的耐久性。
隨著此次成功再現SC-PLA的製造技術，HighChem將進一步加快量產化時程，為高性能PLA實用化與市場擴大奠定基礎。資料連結
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伯東推出生質低環境負荷之結垢抑制劑，提升半導體排水處理穩定性
日本伯東(Hakuto)開發一項採用生質來源、低環境負荷材料的結垢抑制劑。此產品可在排水處理過程中，透過抑制鈣結垢(Calcium Scale)析出並維持其穩定狀態，阻擋垢類結晶成長，發揮防止凝集與沉積、抑制附著的分散作用，從多個層面全面抑制鈣結垢生成。此技術有助於半導體、電鍍等電子產業，以及其他各類產業現場實現穩定運轉、降低清洗與維護負擔，同時減少環境衝擊。
在半導體工廠等排水處理系統中，特別是使用消石灰（氫氧化鈣）的處理線，長期面臨因鈣結垢附著與堆積所導致的配管阻塞、設備故障以及清潔與維護頻率增加等問題。尤其在含氟廢水處理方面，業界同時要求有效的結垢抑制對策與高效率的氟去除性能，技術門檻相對更高。
伯東此次推出的結垢抑制劑「Deponax P-72」僅需少量添加即可展現優異的抑制結垢效果。在含氟廢水處理中，「Deponax P-72」不會妨礙以鈣法進行的氟去除反應，並可直接導入既有排水處理設備，具有高度相容性。
根據針對排水處理消石灰線所進行的實驗室測試結果顯示，在添加量約500 ppm的條件下，即可確認有顯著的鈣結垢析出抑制效果。此外，在鈣結垢問題嚴重的半導體工廠排水處理消石灰線中，進行為期3個月的長期連續運轉測試後檢查配管內部，結果證實透過添加「Deponax P-72」可大幅降低配管內鈣結垢的生成與附著。資料連結
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四國化工開發高潔淨生質薄膜，兼具低碳與半導體級潔淨度
日本森六集團旗下的四國化工成功開發出一款同時兼具高生質原料使用率與高潔淨度的薄膜。四國化工表示，採用生質原料的潔淨薄膜在全球尚屬首例。此產品以甘蔗等植物非食用部位來源的生質原料為主，生質原料使用率超過65%，相較於既有產品，二氧化碳排放量可降低35%以上，且在潔淨度方面更優於既有石油基薄膜。由於可使用於無塵室環境，可望應用於半導體零組件、洗淨零件等用途。四國化工將以「兼具環保友善性與高潔淨度」的附加價值與競爭優勢，推動市場拓展。
此次推出的「QN Biomass Clean Film」採用嚴選的高潔淨度石油基聚乙烯，並結合生質原料製成。四國化工以其累積多年的潔淨薄膜製造技術與製程經驗，透過原料配方調整，進一步提升了產品的潔淨性能。
在半導體製造過程中，量測液體中粒子尺寸與數量的設備「液體粒子計數器(LPC)是品質管理不可或缺的工具。測試結果顯示，四國化工既有潔淨薄膜在粒徑0.5 μm以上的微粒數約為5.0顆/cm2，而「QN Biomass Clean Film」僅為0.4顆/cm2，展現了極低的LPC值。經日本國內半導體製造設備廠進行部分評估後，「QN Biomass Clean Film」在潔淨度方面獲得合格認定，且其環境附加價值亦受到高度肯定，整體評價極高。
隨著涵蓋供應鏈整體溫室氣體(GHG)間接排放的Scope 3資訊揭露逐步義務化，特別是在大型企業之間，積極導入永續產品的趨勢日益明顯。在物性表現方面，「QN Biomass Clean Film」與既有產品相比，拉伸強度、抗撕裂強度等機械性質未有顯著下降。針對市場普遍認為生質薄膜成本偏高的印象，該產品的價格也已可接近石油基薄膜水準。資料連結
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Flint開發6週可自然分解的紙電池，佈局IoT應用
新加坡新創公司Flint推出了一款以紙為基材製成的薄型電池，近來也已展開了量產。
Flint開發的電池以纖維素(Cellulose)為基礎材料，並採用鈣與鎂作為關鍵電化學元素，屬於可充電電池。新電池提供1.5 V與3 V兩種額定電壓規格，容量為80 mAh，可望應用於超低功耗IoT裝置、感測器、行李標籤等追蹤型設備的用途。目前配件製造商Nimble已推出採用Flint電池、具有追蹤功能的行李標籤產品。
紙基電池最大的特色在於高度生物降解性，在設備使用期間不會發生任何變化，但埋入土壤後約6週即可開始分解。除了少量金屬零組件之外，整體約80%的材料可被生物分解，未分解的殘餘材料則可予以回收再利用。
Flint指出，紙基電池的基本結構與鋰離子電池相似，製造流程亦可無縫整合至既有鋰離子電池生產線。然而，有別於傳統鋰電池，Flint的電池完全不含鈷、鎳、鋰及PFAS等高環境負荷物質，在環境友善性與永續性方面具有顯著優勢。資料連結
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來自溫泉藍綠菌的新型天然防曬物質，兼具UV防護與抗氧化
日本名城大學與泰國朱拉隆功大學、泰國科學技術研究所以及新加坡國立大學共同合作，從棲息於泰國溫泉中的細菌「藍綠菌(Cyanobacteria)」中發現一種可做為「天然防曬劑」的全新紫外線吸收物質。此物質為類蕈孢素胺基酸(Mycosporine-like Amino Acids; MAA)的一種，命名為「GLcMS326」，具有先前未曾有研究報告提出的多重化學修飾性。「GLcMS326」同時具備紫外線(UV)防護與抗氧化活性，且展現高度化學與生物穩定性，有助於解明生物在極端環境中生存的策略機制。未來可望應用於新型防曬產品、皮膚護理製品以及機能性食品等領域。
過去已在藍綠菌、海藻或微細藻類等生物中發現超過70種不同的MAA。一般而言，溫泉對於藍綠菌而言是惡劣的生存環境，然而此次自其中分離出的GLcMS326能高效率吸收具傷害性的UV-A與UV-B波段，並展現抗氧化、抗發炎、抗老化等多樣的生理活性。
研究進一步顯示，GLcMS326的生產會在UV照射或鹽分壓力下被強烈誘導，且具有高度穩定性。透過基因體分析，研究團隊已鑑定出參與GLcMS326合成的基因群(Gene Cluster)，並證實其表現量會隨環境壓力而調節。此外，亦已確認GLcMS326具有前所未見的三重化學修飾結構，包括「醣基化(Glycosylation)」、「羥基化(Hydroxylation)」、「甲基化(Methylation)」，進而構成獨特的分子特性。
此項研究有助於闡明藍綠菌在極端環境中生存所演化出獨特的代謝途徑，進而生成特殊的UV吸收物質，為生命科學與環境科學提供重要的基礎知識。由於GLcMS326同時具有紫外線防禦與抗氧化功能，今後除了防曬與皮膚保養用途之外，亦可望應用於機能性食品領域。資料連結
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