受角蛋白結構啟發的無毒高性能塗層技術

在當代材料產業中，塗層（coatings）無所不在，從建築材料、紡織、電子產品到日常消費品，其功能涵蓋防水、防污、保護與美觀。然而，現行主流塗層技術多以石化材料為基礎，不僅高度依賴塑膠與溶劑，還普遍含有揮發性有機化合物（VOCs），對人體健康與環境造成長期影響。更關鍵的是，這些塗層在使用與降解過程中會產生大量塑膠微粒，成為全球水體與生態系的重要污染來源之一。傳統塗層產業每年相關碳排放高達數億公噸，已成為永續轉型中難以忽視的結構性問題。

自然界中，角蛋白（keratin）提供了一種截然不同的材料設計邏輯。角蛋白廣泛存在於毛髮、羽毛、指甲與角質層中，能在保持輕量的同時提供高度強度與保護功能。其關鍵在於蛋白質鏈的層狀或螺旋結構，透過多重弱鍵（如氫鍵、凡得瓦力）形成穩定而可調節的網絡，使材料同時具備韌性、耐久性與可逆性。 這種「輕量但強韌」的結構，以及在濕潤環境中仍能維持功能的特性，成為新一代塗層設計的重要靈感來源。

美國新創Anew Material將角蛋白的結構原理轉化為一套可規模化的綠色材料平台。其技術並非直接提取角蛋白，而是以植物來源分子（如菌絲體、木質素、稻米衍生物）為基礎，透過水相化學與可逆交聯機制，模擬角蛋白的微觀結構，形成一種兼具黏附力與耐用性的生物基塗層。

這種設計帶來幾項關鍵突破。首先，材料完全不依賴石化塑膠與有機溶劑，可實現低 VOC、無毒且可生物降解的特性，從源頭解決傳統塗層的環境問題。其次，其微結構可根據不同表面進行調整，使塗層能在多種材質上達到最佳附著效果，而無需使用有害添加劑。 更重要的是，這種「結構驅動性能」的設計，使材料不再依賴高能耗加工，而是透過分子層級的排列實現功能。

在應用層面，Anew Material 採取由消費市場切入的策略，首先將技術應用於指甲油產品，推出無微塑膠、低毒性的塗層配方，並已進行小規模產品測試與市場驗證。除了美妝產業，該技術平台亦具備跨產業延展性，包括紡織塗層、工業黏著劑與表面保護材料等領域。由於其模組化設計與可調結構特性，同一套材料系統可根據需求調整性能，形成一種「通用型綠色塗層平台」。在長期發展上，這類技術有潛力逐步取代現行以石化為基礎的塗層產業，並建立更符合循環經濟的材料體系。

Anew Material 的創新帶來重要轉變：材料設計不再依賴化學強度的堆疊，而是回到自然結構的智慧。角蛋白以輕量結構達成高度保護，人類也開始學著以相似邏輯，打造兼具性能與永續性的新一代材料。

資料來源：AskNature （Anew Material, Nontoxic Coatings Inspired by Keratin）；Anew Material官網。