奈米复合材料

1、奈米複合材料 期末考題庫機械系吳忠春老師編列【1】何謂奈米複合材料？何謂巨觀分離型(Macro-phase separation)複合材料？什麼是微觀相分離型(Micro-phase separation)複合材料?若分散相的粒徑大於1000nm，稱之為巨觀分離型複合材料而分散相粒徑約100nm1000nm之間，稱為微觀相分離型複合材料【2】提昇奈米高分子複合材料的特性有哪幾種?1.材料剛性、抗拉、抗折性質提昇2.耐熱特性提昇3.材料自身防燃性上升【3】聚四氟乙烯高頻基板具有的優缺點為何？聚四氟乙烯高頻基板具有極佳的介電性質、精準特性、耐候性與抗化學藥品等特性，其最大缺點在於如何克服其低表面活

2、化能量，使其與其它材料黏合在一起。 【4】高分子-黏土奈米複合材料之合成方法有哪幾種？1.單體插層法2.單體改良法3.共硫化法（Co vulcanization）4.共溶劑法5.高分子熔融插層法另一種解答(1) 層間插入法(Intercalation) * 插層聚合法(In-situ intercalative polymerization) * 溶劑插層法(In-situ intercalation) * 熔融插層法(Melt intercalation) (2) 原位法(In-situ) * 原位充填料形成法，及溶膠凝膠(Sol-gel)法 * 原位聚合法 （3）超微粒子直接分散法 （4）

3、分子複合法 【5】防水複合材料之防水原理為何？塗料到達奈米結構後，在物體表面形 成蓮花效應，達到疏水及自潔的功能。【6】何謂官能化？發生化學反應的位置稱官能基,將特定位置讓他形成可以反應的位置(ex:雙鍵,叁鍵,其他的官能基.),就是官能化。【7】何謂光觸媒？何謂光觸媒原理？（1）光觸媒顧名思義即是以大自然太陽光，或照明光源特定波長光源的能量來作為化學反應能量源，利用二氧化鈦作為觸媒催化物，加速大氣中物質的氧化還原反應，使周圍之氧氣及水份激發成極具活性的-OH-及-O2-自由離子基，這些氧化力極強的自由基幾乎可分解所有對人體或環境有害的有機物質及部分無機物質，使非穩定及有害物質迅速氧化分解反應

4、，而再還原結合為穩定且無害物質，以達到淨化大氣之功用。（2）當光觸媒吸收光之後，發揮其半導體特性，電子可由價電帶躍遷至導電帶，同時價電帶因電子之離開，產生電洞，而形成一組電子電洞對，其反應時間僅數微秒。這個行程的電子電洞對會對周圍的環境產生一些影響，稱之為氧化反應，這個反應有助於殺菌、除臭、防霉的功能。 【8】奈米技術的發展對印刷業的未來預期效益，大致可分為哪幾點？1. 有利於精緻印刷，使印刷產業昇級。2. 強化市場區隔，消弭印刷產業惡性競爭。3. 開發更多特殊印刷。4. 幫助印刷產業外銷的拓展。【9】奈米高分子複合材料應用在電子構裝材料有何益處？1.高效率補強材料剛性。2.降低熱膨脹係數、耐

5、熱性。3.改善材料吸濕性、阻氧氣性、降低材料膨脹係數。【10】奈米陶瓷可應用範圍及領域有哪些？1. 超大陶瓷電容。 2. 微型電晶片。 3. 有機超導薄膜。 4. 具加成機能性之奈米陶瓷系複合材料。 5. 高折射率與高介電質之奈米級陶瓷材料。 6. 有機/無機超薄型電腦主機扳。 7. 官能性纖維、薄膜、化妝品、塗料的添加材料。【11】為何奈米複合材料對人體會照成傷害？會造成哪些傷害？ 奈米科技產品並不是百利無害的，部份科學家最近發現，當人類吸入由交通工具或工廠所排放出來的微小污染氣體之後，這些微小污染顆粒會進入血管與腦部，有可能會危害人體肺部，並且可能會牽連造成心血管疾病。【12】奈米複合結構

6、材料可分為哪幾大類？試舉例說明其實務應用。（1）奈米金屬複合材料航空發電機機的導向葉片、渦輪工作葉片等。（2）奈米增韌補強陶瓷航空太空飛行器和火箭等的發動機、燃燒室等熱阻型高溫塗層材料。（3）聚合物基奈米複合材料抗紫外耐老化機具。（4）奈米增強纖維【13】奈米TiO2塗料具有哪些特性？可應用在哪些產業？奈米 TiO2 顆粒填充於塗料中，可顯著提高塗料的紫外線吸收性，從而提高戶外用塗料的耐候性。如提高外牆建築塗料的耐候性和汽車面漆、橋樑塗料、塑膠塗料、木器塗料 等的耐老化性，使塗層的壽命提高 50% 甚至 100% 以上。產業應用包括：日光燈、光觸媒及奈米口罩等。【14】試說明金奈龍奈米複合材料

7、的特性?使用己內醯胺為基材，加入奈米級輕元素合金使用（K金+合金），以特殊的奈米聚合反應而成。具有超耐磨、特高硬度、輕量化、超韌性、絕緣性佳及耐酸鹼等六大特性。【15】試說明玻璃纖維的優越特性？(1) :拉伸強度高，伸長小(3%)。(2) :彈性係數高，剛性佳。(3) :彈性限度內伸長量大且拉伸強度高，吸收衝擊能量大。(4) :為無機纖維，具不燃性，耐化學性佳。(5) :吸水性小。(6) :尺度安定性，耐熱性均佳。(7) :加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態產品。(8) :透明可透過光線.(9) :與樹脂接著性良好之表面處理劑之開發完成。(10):價格便宜。【16】蒙托土高分子奈米複合

8、材料之特性並說明之。（1）高機械強度 ：機械性質的增加與黏土層在高分子基材中之分散、黏土層與高分子之間之交互作用力有關。 （2）高熱穩定性： 在Polyimide/Clay奈米複合物中，添加3 wt%黏土可使熱裂解增加約20。添加4 wt%的黏土也使Nylon-6/Clay使熱膨脹係數降低45 %。 （3）阻氣、阻溶劑性 ：當外界氣體分子進入高分子基材中擴散時，矽酸鹽層會使分子無法直線擴散，迫使氣體分子必須繞道而行，使擴散路徑增加，故阻氣或阻溶劑性質將提升 。文獻指出，黏土之矽酸鹽層可避免極性基的與水分子之接觸。【17】為何要將複合材料做到奈米等級?如果只做到微米等級，會有以下缺點：（1）添加

9、量多才能達到所需的機械強度與機能；（2）比重大，無法達到輕薄短小的需求。【18】試說明奈米黏土（蒙脫土）的組成與特性？（1）主要成分是由火山礦物質蝕變而成的結晶黏土礦物所組成。未純化前的蒙脫土，含有許多雜質，如長石、石英、雲母等，其理想之結晶結構是由兩個二氧化矽四面體中間夾一個八面體，且八面體中被Al2O3取代。由外形來看，Montmorillonite的形狀主要為六角層狀結構，包括由厚約1奈米，寬約數百奈米的平板結構堆疊而成，各平板距離約為1.2奈米（12 A），其組成如下：SiO2：65.54% Al2O3：17.7% Fe2O3：4.25% CaO：1.18% MgO：2.48% K2O

10、：0.34% Na2O：0.88%；（2）抗紫外線、阻水性、耐熱性、耐化學品、耐久、尺寸安定性、強韌性、抗曲折性、耐磨、耐刮、阻氣性、防蝕等特性。【19】尖晶石結構的鐵氧磁體材料應用在哪裡？具有哪些優點？ 尖晶石結構的鐵氧磁體材料廣泛應用在許多電子設備上，如變壓器、阻流線圈、雜訊濾波器及硬碟磁頭等，主要是它具有高導磁率、高電阻係數、高機械硬度及化學安定性。【20】試說明奈米塗料的優缺點？奈米塗料的優點：(1)具有耐燃、耐磨又防蝕的功能；(2)阻氣性、阻水性、抗紫外線佳；(3)產品耐熱性、尺寸安定性良好；(4)塗料抗曲折性、強韌性優；(5)塗料有耐磨、耐刮、耐久性的功能；(6)奈米黏土的遠紅外線及抗紫外線功能。奈米塗料的缺點：(1)製造費用高；(2)材料昂貴；(3)需有專業技術人員的培養。【21】常見的奈米碳管製法有哪幾種？1.電弧放電法2.雷射氣化法3.化學氣相沉積法【22】試說明高分子複合材料加工方法？（1）手積層法（2