从十八世纪的工业革命以来

1、奈 米 報從十八世紀的工業革命以來，人類歷經重大工業技術的變革，蒸汽機大規模取代人力的第一次工業革命，到十九世紀末電力成為推動世界文明前進的第二次工業革命，直至今日，電子資訊技術發展一日千里。而接下來的我們，要面對一個怎樣的世代？沒錯，就是奈米科技時代的來臨！ 奈米是什麼碗糕？奈米不是米，而是種長度度量單位nanometer的譯名。Nano指的是十億分之，所以奈米就是十億分之公尺（1 nm = 10 -9 m）真的很小耶，你能想像嗎?1 公尺的1000分之 1 是 1 公釐(mm)1 公釐的 l000分之1 是 l 微米 (m)1 微米的 1000分之1 是 1 奈米（ nm ）1奈米等於10

2、億分之1公尺1 nm大約是10個氫原子排起來的長度1 nm大約是23個金屬原子排起來的長度奈米科技先驅費曼天才的預言-早在1959年一場演講上，費曼就已提及電腦小型化、原子的搬移能力及小尺度資訊記錄能力等願景什麼是奈米科技?奈米科技是指在奈米尺度（1 nm 100 nm）下，研究物質的特性和相互之間的作用，以及利用這些特性開發新產品的一門多學科整合的的科學和技術。奈米材料的特性1.大小在1100nm之間的微小物質。2.奈米材料的特性，與我們熟知的普通材料的性質是大不相同的。進入奈米世界大不同1. 顏色大不同金屬在奈米顆粒狀態時，由於光及微波的吸收度顯著增加而呈現黑色，尺寸越小顏色越黑。例如黃金

3、在 50奈米是綠色，40奈米是藍色，15奈米是紅色，3奈米是棕色。2. 熔點大不同固態物質在大尺寸時，熔點是固定的。隨著顆粒逐漸減小，表面粒子的比例逐漸增加，導致熔點降低。(如:銅塊熔點為1085，奈米銅熔點39 。)3. 活性大不同相同質量的材料，隨著顆粒的變小，比表面積（=表面原子數/總原子數）會顯著增大， 因此活性增大，易參與反應。如果將金屬銅或鋁作成奈米顆粒，遇到空氣就會激烈燃燒，發生爆炸。4. 韌性大不同陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由奈米超微顆粒壓製成的奈米陶瓷材料卻具有良好的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。5. 導電性大不同銅是良導體，而奈米銅材是絕緣體。6. 磁

4、性大不同奈米磁性金屬的磁化比率為普通磁性金屬的20倍。利用此種特性，可以做成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁片、磁帶、磁卡、磁性鑰匙。操控奈米世界之利器掃描穿隧式顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope , STM）穿隧式顯微鏡運用鎢製成之探針，掃瞄待測物體表面，便能顯現出其結構。除此之外，探針在接近物體表面時，物體表面原子會因受到探針電場之吸引力而移動，便可以此方式搬動原子！原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope , AFM）利用原子力顯微鏡所觀察的物體表面圖像利用一探針對物體表面進行掃瞄，探針在靠近待測物表面時，會產生吸引力會排斥力，即原

5、子力之變化。記錄這些原子力之值的變化，便可分析物體表面樣貌。縮小尺寸後，材料特性會出現重大的變化？當材料縮小到奈米尺寸時，在此階段會由於其材料本身的獨特的結構狀態，幾種特殊效應：· 小尺寸效應： 當奈米材料尺寸等於或小於物理特徵尺寸時，其聲、光、電磁、熱力學等均會呈現新的尺寸效應。 · 表面與界面效應： 奈米材料表面積急遽變大，相對地表面原子數迅速增加使原有的表面活性大幅提昇，而產生會自燃或易與氣體進行反應等新的效應。 · 量子尺寸效應： 當材料隨奈米化尺寸減小，價帶和導帶間的能帶有增大的趨勢，因此可產生諸吸收或發射特定波長之光、或因超導現象而產生遷移(shift

6、)呈稱為量子尺寸效應。 · 宏觀量子隧道效應： 宏觀量子隧道效應：當材料隨奈米化尺寸減小，微觀粒子具有貫穿能階的能力稱為隧道效應(如超磁通量)。奈米金1.黃金做成奈米級大小時，它的性質跟一般熟悉的黃金不再一樣。隨著黃金奈米化顆粒不同，而有不同的反射率和吸收率，因此呈現出不同的顏色。2.奈米金是活性很高的觸媒（催化劑）。當金的顆粒微細到二奈米大小時，就會有很高的催化能力，可以在室溫下將一氧化碳轉化成二氧化碳。工研院就是運用奈米金這種超強的催化能力，成功的研發出金觸媒奈米防毒口罩。奈米金5奈米150奈米（不同濃度）奈米金觸媒奈米金口罩(高雄市大同國小拍攝)3.奈米金除了將一氧化碳轉化為二

7、氧化碳外，它還可以用來驗孕。4.奈米金也運用在化妝品添加、酒類添加，甚至還有科學家試圖應用於愛滋病毒篩檢、DNA檢測等等。奈米銀細菌的剋星Ag自古以來銀是最好的抗菌元素，在抗生素發明之前，都是用銀來做殺菌劑。到了二十世紀，因抗生素的大量使用，衍生很多的問題，如：抗生素的使用有可能造成細菌的變異，及人體免疫能力的破壞，因此，銀離子又再度受醫學界重視。銀離子又會游離，而從菌體釋出，因此可以重複進行殺菌工作。奈米銀殺菌銀奈米化後，將會成為帶正電荷的奈米銀顆粒，接觸到帶負電荷的微生物細胞後，便會相互吸附，穿刺細包外表，使細胞內部變性，讓細胞無法代謝和繁殖，直至死亡。奈米銀5奈米150奈米（不同濃度）奈

8、米銀塑膠粒奈米銀濾網奈米銀濾心奈米銀的應用 奈米銀口罩奈米銀洗衣機面板自然界中的奈米現象導航能力：螞蟻、蜜蜂、鴿子、海龜及磁感細菌金屬光澤：蝴蝶美麗翅膀、甲蟲瑰麗身軀自潔作用：荷葉、海豚皮膚、昆蟲翅膀超黏作用：蜘蛛、壁虎防水作用：不會濕的鴨、鵝毛堅硬結構：貝殼結構、牙齒龍蝦遷徙時，為何不會迷路？佛羅里達海岸的刺龍蝦在每年冬天來臨以前，會集體遷徙到比較溫暖的深海，科學家做了一個實驗，將龍蝦放在一個有外加磁場的大水池中，龍蝦會隨著外加磁場方向的改變，而改變前進方向。終於解開了龍蝦辨識方向的謎題：原來龍蝦是藉地磁判斷方向。候鳥、海龜遷徙時，為什麼不會迷路？除了龍蝦外，科學家認為蜜蜂、鴿子、鮭魚、海龜

9、等生物，也是藉著地磁辨識方向。他們並且在這些生物體內發現了奈米級的磁性粒子。科學家在蝴蝶的翅膀上發現了類似光子晶體的結構。當光與光子晶體所產生的夾角改變的時候，會使光子晶體反射不同頻率的光，這便說明了蝴蝶的翅膀看起來五彩繽紛的原因。神奇的壁虎功請張貼於班級公佈欄壁虎或蜥蜴的腳下沒有吸盤，之所以能附著在牆上，主要是腳趾上奈米結構的排列。壁虎的足面有650萬根細毛，每根細毛可分成數百根的細尖端，每個細尖端的大小約200奈米，這些細毛可以深入牆壁凹凹凸凸的表面，一根細毛可支撐200毫克的重量，一百萬根的細毛就可舉起20公斤。 小腸絨毛用肉眼觀察小腸內壁的切面會覺得非常光滑，但在顯微鏡下，小腸的內部顯

10、示出許多凹洞和突起。小腸內壁如果平滑而無任何突起，則其吸收面積只有0.6平方公尺，由於數百萬個突起，吸收面積增為8.4平方公尺。奇特的是，在電子顯微鏡的觀察之下，每個絨毛上的表皮細胞，在朝向小腸管腔的游離面上，會突出形成約數千根的微絨毛，其高度、粗細都相當一致，遠看有如刷子一般。微絨毛雖然細小，高度約僅有30nm，但它們的存在大大的增加了小腸和食物的接觸表面積。(台南市復興國中)奈米光觸媒啥米是光觸媒？觸媒就是催化劑。光觸媒就是在光的照射下，可以讓觸媒產生催化作用，使周圍的氧氣及水分子激發成極不穩定的物質。目前市面上常見光觸媒材料是二氧化鈦光觸媒，它必須在紫外光照射下，才能發生催化作用。如果光

11、線不夠或沒有紫外光照射，它就無法發揮催化的作用，也就是說在黑暗中，光觸媒是沒有作用的。光觸媒如何殺菌藉由紫外光或太陽光照射，使觸媒表面的電子吸收足夠能量而激發，在電子脫離的位置，形成帶正電的電洞，電洞會奪走附近氫氧離子（水分子游離出來的）的電子，使它成為活性極大（極不穩定）的氫氧自由基，一但遇上有機物質，便會將電子奪回，一般污染物或細菌大部分是碳水化合物組成，被奪走電子後就會分解成無害的二氧化碳及水。光觸媒去污原理二氧化鈦光觸媒在照射紫外光後，水滴在其表面的接觸角會逐漸變小（親水性增加），甚至變成超親水性（接觸角接近零度），水均勻地散佈在光觸媒表面，使得水滴在自潔磚與自潔玻璃的表面形成一層水膜

12、，灰塵附在水膜上，下雨時雨滴落在磁磚或玻璃上，順便把灰塵帶走，形成自潔的效果。啥米是奈米光觸媒？奈米光觸媒就是將光觸媒奈米化，奈米化之後，比表面積增加，可以增加催化速率。光觸媒的優點光觸媒具有殺菌、除臭、清淨空氣、淨化水質、防污、防霧、醫療等優點。奈米碳球巴克球一九八五年，科學家發現由六十個碳原子組成的物質，命名為碳六十，當時的科學家不知道碳六十的結構。一九八七年，克魯托到蒙特婁巨蛋參觀博覽會，發現屋頂上五角形與六角形的交錯結構，觸發了他的靈感，進而成功的破解了碳六十的結構。碳60的結構很類似美國建築師巴克明斯特 富勒所設計的幾何形圓頂，所以以他的名字命名為”巴克球”。碳六十是由20個六邊形及

13、12個五邊形交錯構成的封閉中空球體，形狀如一顆足球，共有32個面。明日之星奈米碳管1. 奈米碳管是目前人工合成最細的管子。2. 具有良好的導熱性質。3. 密度只有1.31.4g/cm3。 4. 強度卻是鋼的100倍。 奈米碳管原子模型5. 彈性很好，受力後會彎曲，但外力除去後又可以恢復原來的形狀。6. 韌性也很高，受到很大的力也不會斷裂。7. 很穩定，在真空中，抗熱分解溫度可高達2800；也有很好的抗蝕性。8. 導電性好，隨著它的結構不同具有金屬的導電性與半導體特性。9. 在極小電壓下可從尖端放出電子，故可用於平面顯示器上。10. 應用-奈米試管、奈米溫度計、奈米鑷子、顯微鏡的探針、奈米鼻、顯

14、示器、氫燃料（儲氫裝置）、奈米網球拍、太空天梯的纜繩生活中到處是奈米酒瓶/果汁瓶/包裝袋：添加奈米顆粒增加分子間的緊密程度，使得氧氣不易進出，得以延長保存期限。奈米酒：酒經過奈米對撞機處理，在極高的頻率下振動，把酒類製造過程中的醛類、甲醇全部氧化成酯類，增加酒香。奈米雪衣：質輕、保暖、不易髒污。在衣料纖維表面塗上疏水性的奈米顆粒，不易沾上油墨或液滴，再加上收吸紅外線及抗UV的奈米顆粒，可以製作出保暖、防曬的衣物。奈米陶瓷：表面覆蓋有抗菌能力的奈米微細釉藥，可以不沾污垢且抗菌。（例：奈米馬桶）二氧化鈦光觸媒奈米顆粒：有效分解空氣中的硝化物、硫化物，使建材外觀亮麗如新，並減少空氣污染。奈米技術應用

15、於古蹟保護：歐洲大教堂.雕塑.藝術品，減少酸雨腐蝕。奈米粉體（車身）：車身不易留下刮痕。奈米汽缸：碳氫化合物氣體不易散逸，減少廢氣。行動電話電池（奈米級鋰顆粒）：延長供電時間，縮短充電時間。奈米網球拍：奈米碳管堅硬的特性，質輕、鋼性好。奈米滑雪桿：滑雪桿及滑雪板塗上很薄的一層特別的塗料，使雪不會沾在桿上及板上，因此重量減輕，速度較快。奈米網球，奈米排球：球的表面塗覆一層奈米複合材料，所以不容易 髒，不會沾水，不會變形。胰島素奈米膠囊：空隙小，僅容胰島素分子慢慢釋放，防止被抗體吞噬。奈米機器人：進入人體和病毒大作戰，或清除血管中的血塊。¨麻雀衛星：對地球任何一點進行連續性監控。

16、8;螞蟻士兵：透過聲波控制的機器人，具有驚人破壞力，可潛伏於敵人武器裝備中。¨蒼蠅飛機：袖珍型飛行器，可攜帶探測、信息處理、導航、通訊能力。 ¨蚊子導彈：智能型導航系統。奈米是福是禍？奈米改變我們的生活自從SARS疫情爆發之後，奈米悄悄地走入我們的生活。奈米遠紅外線雪衣讓我們到雪地遊玩，不用穿著厚厚笨重的衣服，奈米化妝品可以深入我們皮膚的深層，使我們的皮膚保養不再是表面功夫。奈米中西藥可以經皮膚吸收，顛覆我們傳統的吃藥方式-，這些發明如雨後春筍般，影響我們的生活。奈米的隱憂-奈米顆粒會經由呼吸、進食、皮膚等方法進入我們的體內，而肺部的纖毛運動又無法過濾這些奈米微粒，所造成的影響將遠較一般的粉塵來得大。-現有的廢水處理或過濾系統都無法處理這些奈米顆粒，奈米顆粒一但脫落，對人體與環境會造成多大的傷害，沒有人知道？-如果脫落的奈米顆粒被