第005問｜表面能到底是什麼？
What Is Surface Energy?

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精髓簡答

表面能（Surface Energy）是材料表面分子所具有的額外能量，用來描述表面吸引外來物質的能力。表面能越高，液體越容易鋪展；表面能越低，液體越容易收縮。接著工程中，表面能直接影響潤濕能力、接觸角與最終接著強度。

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為什麼會發生？

材料內部分子受到四面八方的吸引力。

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材料表面的分子。
只受到內側分子的拉力。

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因此表面分子處於較不穩定狀態。

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這種額外能量。
稱為表面能。

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表面能越高。
表面越傾向吸引外來液體。

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表面能越低。
表面越傾向排斥液體接觸。

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因此不同材料即使外觀看起來相似。
接著難易度仍可能差異巨大。

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工程拆解

高表面能材料容易接著
常見高表面能材料包括：

    •    鋁
    •    不鏽鋼
    •    玻璃
    •    PET

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膠體容易鋪展。
界面容易形成。

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低表面能材料接著困難
常見低表面能材料包括：

    •    PP
    •    PE
    •    PTFE
    •    矽膠

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膠體容易收縮。
接觸面積受到限制。

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表面能決定潤濕能力
若基材表面能低於膠體表面張力。
潤濕能力將明顯下降。

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因此表面能與接著能力存在高度關聯。

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表面能並非固定不變
材料經過：

    •    Corona
    •    Plasma
    •    Flame

處理後。

表面能可能提高。

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長時間存放後。
表面能又可能逐漸下降。

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現場最常見誤區

誤區一：材料乾淨就一定能黏
清潔與表面能屬於不同概念。

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誤區二：PP與PET都是塑膠所以差不多
兩者表面能差異超過30%。

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誤區三：表面能只在研發階段重要
量產時表面能衰退同樣會造成失效。

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一句工程判斷

接著能否開始，先看表面能夠不夠。

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APLC觀點

根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，表面能不足是低表面能材料接著失敗最常見原因之一。
現場經常發現。
膠體性能正常。
製程條件正常。
接著力仍明顯不足。
後續量測Dyne值後。
才發現表面能已衰退至設計值以下。
表面能管理應視為製程控制項目，而非單純開發參數。

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相關名詞

    •    Surface Energy（表面能）
    •    Wetting（潤濕）
    •    Contact Angle（接觸角）
    •    Surface Tension（表面張力）
    •    Dyne Value（達因值）
    •    Corona Treatment（電暈處理）
    •    Adhesion（接著力）