前言
紡織品的纖維成分與含量分析，是現代紡織纖維鑑別的重要環節。目前，紡織纖維的檢測方式主要包括顯微鏡觀察法、藥品染色法、化學燃燒法、化學溶解法及紅外光譜法等。然而，上述方法皆存在一定限制。例如，顯微鏡觀察法與化學燃燒法僅能對天然纖維與合成纖維進行簡單鑑別；化學溶解法雖可鑑別混紡產品，但所使用的化學試劑可能對人體健康造成危害；紅外光譜法製樣程序複雜、檢測時間較長，無法滿足快速檢測需求；藥品染色法則僅適用於對特定染料或化學試劑具有顏色反應的纖維，適用範圍相當有限。
在紡織纖維材料領域中，拉曼光譜已成為纖維鑑別與定量分析的重要快速方法。目前，拉曼光譜在鑑別結構相近的同類纖維方面已展現出明顯優勢，例如羊毛／羊絨、桑蠶絲／柞蠶絲、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）纖維／聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）纖維，以及棉纖維／萊賽爾纖維等。
拉曼光譜應用於纖維鑑別，具有樣品需求量少、無須前處理、測試過程不會損傷樣品，且不會產生化學污染物等優點，突破了傳統纖維檢測方法的限制，是極具發展潛力的紡織纖維檢測技術。此外，拉曼光譜在表徵纖維取向、結晶度與界面交互作用等微觀結構方面，也具備獨特優勢。結合其免製樣與非破壞檢測等特性，該方法在高性能纖維材料的組成分析、缺陷辨識與變形行為評估中，亦展現出重要應用價值。
本研究可採用MR系列顯微拉曼光譜儀，應用於羊毛、蠶絲、聚酯纖維、棉纖維、再生蛋白纖維、再生纖維素纖維及混紡纖維等紡織纖維的鑑別分析。
在紡織纖維材料領域中，拉曼光譜已成為纖維鑑別與定量分析的重要快速方法。目前，拉曼光譜在鑑別結構相近的同類纖維方面已展現出明顯優勢，例如羊毛／羊絨、桑蠶絲／柞蠶絲、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）纖維／聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）纖維，以及棉纖維／萊賽爾纖維等。
拉曼光譜應用於纖維鑑別，具有樣品需求量少、無須前處理、測試過程不會損傷樣品，且不會產生化學污染物等優點，突破了傳統纖維檢測方法的限制，是極具發展潛力的紡織纖維檢測技術。此外，拉曼光譜在表徵纖維取向、結晶度與界面交互作用等微觀結構方面，也具備獨特優勢。結合其免製樣與非破壞檢測等特性，該方法在高性能纖維材料的組成分析、缺陷辨識與變形行為評估中，亦展現出重要應用價值。
本研究可採用MR系列顯微拉曼光譜儀，應用於羊毛、蠶絲、聚酯纖維、棉纖維、再生蛋白纖維、再生纖維素纖維及混紡纖維等紡織纖維的鑑別分析。
研究內容
（1）示意圖
配置MR785顯微拉曼光譜儀
配置MR785顯微拉曼光譜儀
實驗結果與分析
羊絨與羊毛纖維鑑別分析
羊毛與羊絨皆屬於角蛋白纖維，兩者的胺基酸組成及物理結構高度相似，僅在纖維長短粗細、捲曲度、表面鱗片形態及吸濕保暖性能等方面略有差異，這也是目前羊毛與羊絨鑑別的主要依據。羊毛與羊絨的傳統檢測方式主要包括纖維形態特徵分析法、染色法與溶液鑑別法等，但這些方法的準確度通常較低，對操作人員經驗要求較高，且需搭配多種方法交叉驗證。相較之下，拉曼光譜技術則展現出獨特優勢。由於羊絨中的胱胺酸（二硫鍵）含量低於羊毛，且兩者的二硫鍵構型在拉曼圖譜中存在明顯差異，因此可據此快速且非破壞性地鑑別羊毛與羊絨。相關研究指出，利用雷射顯微拉曼光譜技術研究羊絨與羊毛的二級結構及含硫量，結果發現：羊絨與羊毛在1248 cm-1與1653 cm-1處的光譜帶強度存在顯著差異。其中，羊絨於1653 cm-1處的峰高與峰面積皆高於羊毛，原因在於羊絨二級結構中的α-螺旋鏈含量較高，其二級結構更加規整。進一步分析二硫鍵含量後發現，山羊絨中的二硫鍵含量僅約為羊毛的60%。上述兩項典型特徵可作為羊毛與羊絨鑑別的重要依據。
桑蠶絲與柞蠶絲鑑別分析
利用拉曼光譜進行蠶絲鑑別，已是一項相當成熟的技術。有研究人員採用拉曼光譜分析技術，結合BP類神經網路與支援向量機辨識模型，對多種真絲與紡織品進行檢測分析，樣本辨識率高達98.50%，辨識效果良好。然而，目前拉曼光譜技術多應用於蠶絲二級構型研究，針對桑蠶絲與柞蠶絲專門進行鑑別的研究報導相對較少。近期，另外也有研究團隊利用顯微共軛焦拉曼光譜技術分析比較桑蠶絲與柞蠶絲的拉曼光譜，結果顯示，兩者的拉曼光譜具有一定差異，主要表現在醯胺Ⅲ帶主峰位置及β-摺疊特徵峰位置不同。此外，柞蠶絲中的丙胺酸在905 cm-1處具有特徵峰，因此可藉由上述差異達成桑蠶絲與柞蠶絲的鑑別。
PET與PTT聚酯纖維鑑別分析
PTT纖維是近年來發展的新型聚酯纖維，具有優異的彈性、耐磨性及易染色性。PTT纖維的外觀與物理性質與PET纖維相似，但兩者應用領域差異較大，因此，準確鑑別這兩種纖維，有助於其在特定應用中發揮最佳性能。從結構組成來看，PET與PTT均屬於芳香族聚酯，其化學結構單元僅相差一個碳原子PET與PTT纖維的標準拉曼光譜中，兩者在1610 cm-1附近皆具有明顯的苯環特徵峰，該位置亦為聚酯纖維與其他纖維拉曼光譜中最主要的區別特徵。在400～2200 cm-1範圍內，亦可觀察到多個相似的拉曼峰，其中400～900 cm-1的吸收峰代表苯環上C-H鍵面外彎曲振動；1099 cm-1的峰代表C-O-C鍵反對稱伸縮振動；1720 cm-1處則為酯羰基C=O的伸縮振動峰。
兩者在900～920 cm-1區域的峰值具有明顯差異，此區域為PTT特有的丙二醇單元振動峰，而PET則不存在此峰。此外，在1450～1460 cm-1處，PTT纖維的— CH₂ 彎曲振動更為明顯。上述兩項特徵峰可作為PET與PTT纖維的鑑別依據。
此外，相關研究利用拉曼光譜分析PET與 PTT纖維，其局部拉曼光譜如下圖所示。由於PET與PTT纖維的結構單元僅相差一個碳原子，因此兩者在大部分區域的拉曼光譜相當相似。其主要差異為PET纖維於1390 cm-1處具有特徵峰，而PTT纖維則於1420 cm-1處具有特徵峰。此差異在解析度為6 cm-1的拉曼光譜中相當明顯，可作為PET與PTT纖維的有效鑑別依據。
大豆蛋白纖維與牛奶蛋白纖維鑑別分析
PVA與聚丙烯腈（PAN）的組成差異較大，其光譜特徵峰具有明顯區別，因此可利用拉曼光譜技術快速鑑別牛奶蛋白纖維與大豆蛋白纖維。相關研究利用拉曼光譜對大豆蛋白纖維與牛奶蛋白纖維進行檢測分析後發現，兩者的拉曼光譜具有明顯差異。牛奶蛋白纖維的拉曼位移特徵峰位於2243 cm-1（氰基伸縮振動），而大豆蛋白纖維的拉曼位移特徵峰則位於1442 cm-1（大豆蛋白或PVA中CH₂／CH₃ 的彎曲振動）。此外，若酪蛋白於纖維中的添加量較低，其在1442 cm-1的蛋白特徵吸收峰可能會被氰基吸收峰所掩蓋，導致鑑別困難。研究亦發現，PAN與牛奶蛋白纖維的拉曼特徵峰相似，氰基的強吸收峰會掩蓋酪蛋白吸收峰，因此無法直接判別。
因此，目前市場上的牛奶蛋白纖維與大豆蛋白纖維，可利用拉曼光譜技術進行鑑別，但其特徵峰主要依賴於氰基伸縮振動及PVA中CH₂／CH₃ 的彎曲振動峰。若兩種蛋白纖維皆以PVA為複合組成，則可能干擾拉曼檢測的準確性，此時需進一步搭配光譜前處理技術，以提升檢測精度。
上述研究顯示，拉曼光譜技術在混紡織物纖維種類鑑別方面，具備快速、環保等獨特優勢，可有效彌補傳統紡織纖維鑑別方法的不足。然而，纖維含量、染色深度及組織結構等因素，仍可能影響纖維檢出效果。例如，當織物中待測纖維含量較低時，拉曼訊號會變得不明顯，進而降低檢出率；顏色較深的織物及粗糙的組織結構，亦可能影響雷射漫反射效果，進而干擾拉曼訊號並造成檢測失真。因此，在混紡纖維鑑別方面，仍需加強前處理方法研究，以降低螢光與雜訊干擾，提升纖維特徵峰的檢出能力。
結論
拉曼光譜技術應用於纖維鑑別時，無需對纖維進行前處理，可簡化檢測前的製樣流程，避免製樣所造成的誤差，同時具備高靈敏度、檢測時間短及後續分析流程簡單等優點。因此，拉曼光譜技術能快速且準確地鑑別不同種類纖維，特別適合應用於化學結構相似的同類纖維鑑別。
利用拉曼光譜技術，可有效實現羊毛／羊絨、PET纖維／PTT纖維、大豆蛋白纖維／牛奶蛋白纖維等相似結構纖維的快速鑑別，但對於桑蠶絲／柞蠶絲及棉纖維／萊賽爾纖維的鑑別，仍存在一定困難。
在混紡纖維種類鑑別方面，拉曼光譜技術同樣展現出獨特優勢。透過數據前處理及纖維特徵資料庫建立，可進一步實現聚酯纖維、腈綸、棉及羊毛等纖維種類的準確鑑別。
本研究可採用MR系列顯微拉曼光譜儀，應用於羊毛、蠶絲、聚酯纖維、棉纖維及再生蛋白纖維等紡織纖維的鑑別分析。
參考文獻
《拉曼光譜技術在紡織纖維鑑別中的應用現狀與展望》／譚文麗、魏純香、俞紅英、郎芳／（江蘇中紡聯檢驗技術服務有限公司，江蘇 蘇州 215228）產品推薦｜MR系列顯微拉曼光譜儀
產品簡介
MR系列顯微拉曼光譜儀由拉曼轉接模組、照明光源、顯微鏡等部分構成。操作簡單、採集速度快，可同時觀察樣品微觀結構與其拉曼光譜，快速協助使用者完成檢測與分析。已廣泛應用於生醫、光致發光、微塑膠、二維材料（石墨烯）等科研領域。
產品特點
- 正置平場無限遠顯微鏡，可依需求配置手動或自動 XY 掃描載物台。搭配 900 萬畫素以上 CCD 相機成像。
- 可依需求配置 532 nm、785 nm、1064 nm 三種激發波長，最多支援 3 個通道。
- 拉曼光譜儀分體式模組化設計，可快速拆裝與組合；每個通道均配置獨立高靈敏光纖拉曼探頭，可單獨使用。
- 抽拉式成像/拉曼探頭耦合，最大程度確保拉曼訊號靈敏度。
- 配置高通量透射光柵拉曼光譜儀；於 785 nm 與 532 nm 激發下，即使在低功率狀態亦可有效量測空氣中 N₂ 的拉曼光譜。
- 光纖探頭可插拔；透過三通道耦合模組與顯微鏡耦合時，可單獨搭配液體/固體樣品支架進行常規拉曼量測；亦可搭配 C276 哈氏合金浸入式探頭，對強酸、有機與生物發酵溶液進行線上拉曼量測。