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奈米科技的世界

奈米科技的世界. 何謂奈米 ?. 奈米是一種 長度單位 把奈米兩個字拆開，「米」是指「公尺」，「奈」（「 nano 」用 n 表示）是一種數值記號。 n 代表 十的負九次方 （十億分之一）。因此「奈米」是一種長度單位，指的是十億分之一公尺。 奈米科學 : 科學家將奈米尺度下所觀測到的自然現象，歸納發展出的科學理論 奈米科技 : 就是奈米尺度下的科學技術。. 奈 米 尺 寸 世 界. 奈米現象.

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Presentation Transcript

  1. 奈米科技的世界

  2. 何謂奈米? 奈米是一種長度單位 把奈米兩個字拆開，「米」是指「公尺」，「奈」（「nano」用n表示）是一種數值記號。n代表十的負九次方（十億分之一）。因此「奈米」是一種長度單位，指的是十億分之一公尺。 奈米科學:科學家將奈米尺度下所觀測到的自然現象，歸納發展出的科學理論 奈米科技:就是奈米尺度下的科學技術。

  3. 奈 米 尺 寸 世 界

  4. 奈米現象 奈米現象：科學家在近半個世紀發現，物質在界於一奈米到一百奈米這個長度時，會發生特殊的物理現象，可能出現三種新特性：小尺寸效應、量子隧道效應、表面效應，其光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質也就相應地發生十分顯著的變化，這些現象統稱為『奈米現象』。

  5. 生活上的奈米現象-1 蓮葉效應—超斥水性結構的自潔功能 由於葉面的超斥水性，水珠滴到蓮葉時是呈圓形珠狀且極易自葉面滾落，並藉此帶走外物而達自潔功能。 壁虎神功—奈米結構與動物的特殊行為 壁虎可以利用皮瓣上的奈米突起增加凡得瓦耳力，以利壁虎在璧面上活動。 常見的不結網蜘蛛亦有與壁虎相似的構造與效應。

  6. 蓮 葉 效 應

  7. 生活上的奈米現象-2 彩蝶效應—光子晶體與大自然的色彩 大自然動植物的色彩主要來自生物體所產生的各種色素。 蝴蝶可利用光子晶體產生與色素效應不同的色彩。 生物羅盤—奈米磁鐵與定位 感磁細菌可以利用磁鐵礦的奈米顆粒偵測磁場的微變化，並利用此裝置為自己尋找最有利的生存位置。 高等生物亦可利用奈米顆粒的磁效應產生生物羅盤，用以導航或定位。

  8. 角膜表面具有奈米級突起的飛蛾眼睛

  9. 海豚的皮膚有奈米尺寸的孔洞，有自潔的功能，可以防止有害微生物的附著，還可減少游行所產生的摩擦力。

  10. 小尺寸效應-1 定義:隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。 光學性質 金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。 利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉換材料，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。

  11. 小尺寸效應-2 熱學性質 固態物質形態為大尺寸時，熔點是固定的，超細微化後卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。 超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微鎳顆粒後，可使燒結溫度從3000℃降低到1200～1300℃，以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。

  12. 小尺寸效應-3 磁學性質 小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安／米，當顆粒尺寸減小到 2′10-2微米以下時，其矯頑力可增加1千倍，若進一步減小其尺寸到約 6′10-3微米時，其矯頑力反而降到零，呈現超順磁性。 利用磁性超微顆粒具有的高矯頑力，作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁片等。利用超順磁性，人們將磁性超微顆粒製成磁性液體。

  13. 小尺寸效應-4 力學性質 因為納米材料具有大的介面，介面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。 金屬、陶瓷等複合納米材料則可在更大的範圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。

  14. 小尺寸效應-5 量子效應 導電的金屬在超微顆粒時可變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇是偶有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動。當熱能、電場能或磁場能比平均的能級間距還小時，將呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性。 對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。

  15. 小尺寸效應-6 表面效應 隨著顆粒直徑變小，比表面積（表面積／體積）將會顯著增大 超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。 利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。

  16. 奈米材料 奈米材料製造方式：奈米粒子的製造方法多，主要可分為物理方法與化學方法。 奈 米 材 料 物理方法 化學方法 徵乳方法

  17. 物理方法 真空冷凝法 方式: 用用真空蒸發、加熱、高頻感應等方法使原料氣化或形成等粒子體，然後驟冷。 優點: 純度高、結晶組織好、粒度可控。 缺點: 技術設備要求高 物理粉碎法 方式: 透過機械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。 優點: 操作簡單、成本低 缺點: 產品純度低，顆粒分佈不均勻 機械球磨法 方式: 採用球磨方法，控制適當的條件得到純元素、合金或複合材料的納米粒子。 優點: 操作簡單、成本低 缺點: 品純度低，顆粒分佈不均勻

  18. 化學方法 沉澱法 方式: 沉澱劑加入到鹽溶液中反應後，將沉澱熱處理得到納米材料。 優點: 純度低，顆粒半徑大，適合製備氧化物。 水熱合成法 缺點: 高溫高壓下在水溶液等流體中合成，經分離和熱處理得納米粒子。 純度高，分散性好、粒度易控制。 氣相沉積法 方式: 利用金屬化合物蒸氣的化學反應合成納米材料。 優點: 產品純度高，粒度分佈窄。

  19. 化學方法 徵乳液法 方式: 兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經成核、聚結、團聚、熱處理後得納米粒子。 優點: 粒子的單分散和介面性好，Ⅱ～Ⅵ族半導體納米粒子多用此法製備。 溶膠凝膠法 方式: 反應物種 多，產物顆 粒均一，過程易控制，適於氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的製備。 優點: 金屬化合物經溶液、溶膠、凝膠而固化，再經低溫熱處理而生成納米粒子。

  20. 奈米材料之應用領域 化學物裡 空氣清靜消毒、污水處理、廢棄物處理 磁性 特性研磨拋光、助燃劑、阻燃劑、潤滑劑 環保 磁流體、磁記錄、永磁材料、智慧型藥物 醫學 細胞分離染色、藥物載體、醫療診斷

  21. 資 料 來 源 • http://www.superspark.com.tw/np/superspark.nsf/contentByp ermaLink/00EDBFB5279CD559482570700064D96C • http://www.cpckor.com.tw/TPWU/articles/ar1_na1.htm • http://nano.nsc.gov.tw/main/9/9_02.html • http://www.phys.sinica.edu.tw/~nano/

  22. 謝謝觀賞

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