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K12奈米科技教育巡迴列車 (A)奇妙奈米世界 (入口左側)

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1 K12奈米科技教育巡迴列車 (A)奇妙奈米世界 (入口左側)
影片觀賞:(1)小奈與小米驚奇之旅 (2)奈米自然世界 設計內容:活動主題看板 設備:電視20“x2台、DVDx2台、桌架x2只 材料:木作及輸出 400cm x180cm 確認事宜: (台) 影片製作 / 看板主題內容/文字 (台/亞) 設計初稿 / 設計定案 (亞) 製作完稿 / 施工 討溣 *看板內容方向 1. 奈米是什麼? 2. 奈米自然世界 (動植物現象/蓮花效應)

2 看板內容/文稿 1.奈米是什麼? 到底有多小呢? 奈米是什麼? 奈米nanometer是尺寸單位
看板內容/文稿 1.奈米是什麼? 到底有多小呢? 奈米是什麼? 奈米nanometer是尺寸單位 1奈米=十億分之一公尺(1nm=10ˉ⁹m) 常見長度單位: 公里(km);公尺(m) ;公分(cm) ;公厘(mm) ;微米(μm) ; 奈米(nm)

3 地球直徑約為12萬7千公里,而十億分之一約是12.7厘米,就大概是一顆彈珠的大小了。
1.奈米是什麼? 到底有多小呢? 1公尺比為地球直徑;1奈米大約為1個玻璃彈珠的直徑 地球直徑約為12萬7千公里,而十億分之一約是12.7厘米,就大概是一顆彈珠的大小了。

4 地球VS彈珠 《牛頓》雜誌比喻,地球直徑的十億分之一,約只有一顆彈珠的大小,由此可知十億分之一公尺有多微小了。

5 奈米尺寸大小 牛頓雜誌曾經以地球作比喻: 「一米」與「一奈米」的大小相比較,相當於地球的直徑與地球上的一顆玻璃彈珠。可見奈米是多麼的微小,它已經遠遠超過了人類視覺可及的範圍。

6 比喻方式 大象VS.DNA雙股結構中的其中一股結構。 蘋果VS.氫原子。 頭髮直徑的十萬分之一。
將1nm的物體放在兵乓球上,就像兵乓球放在地球上一般。

7 奈米是什麼? 教育部顧問室奈米科技人才培育計畫

8 奈米尺寸 (1奈米=10-9 米) 手背 白血球 DNA 10 公分 1 公分 1 毫米 100 微米 10 微米 1 微米 100 奈米
奈米尺寸 (1奈米=10-9 米) 10 公分 1 公分 1 毫米 100 微米 手背 10 微米 1 微米 白血球 100 奈米 10 奈米 1 奈米 DNA

9 看板內容/文稿 2.奈米自然世界

10 自然中的「奈米」 其實我們生活的自然環境中早就存在奈米的現象。
比方說:蓮葉表面不沾污泥,或者是鴨子在水中游泳,但翅膀並不透水。科學家研究後,才發現這些物質的表面結構都呈奈米尺寸 。 教育部顧問室奈米科技人才培育計畫

11 自然界及生活中的奈米 蜜蜂 蓮花 牙齒 寶劍 螃蟹 細菌(龍蝦)

12 自然界及生活中的奈米 海豚 蟬.蝴蝶 人體小腸 海龜 鴨.蛾

13 蜜蜂 英國的科學家發現,蜜蜂的腹部存有磁性奈米顆粒,這種奈米顆粒具有『羅盤』的功用,可以做為蜜蜂的行動導航。

14 蜜蜂 從前科學家一直以為,蜜蜂是利用北極星,或是身體的搖擺,來告訴同伴方向;最近科學家才發現蜜蜂的腹部存有磁性奈米顆粒,這種奈米顆粒具有『羅盤』的功用,蜜蜂在離開蜂房時,會把周圍環境圖像儲存起來,採蜜歸來時會開啟記憶系統,把儲存在記憶中的圖像與眼前看到的圖像進行比對,並不斷移動,直到兩個圖像完全一致。

15 行動導航 奈米磁性引導海龜回家 海龜為了尋找食物,會橫渡大半個海峽,到另一個海域生活,當產卵季來臨時,又會再度遷移游過數萬里的海洋,回到原本的地區產卵。科學家發現,引導海龜這費時五六年,又高達數萬里行程的神秘力量,正是海龜頭上所擁有的一種奈米磁性物質。

16 是真的嗎?我好想直著走比較酷! 螃蟹 印象中『橫行』霸道的螃蟹,在他們第一對觸角裡也有幾顆用於定向的磁性奈米顆粒,就像幾個小小的指南針。其實螃蟹的老祖先也曾堂堂正正的前進後退,行走自如,只是億萬年來,由於地球磁場發生多次劇烈倒轉,使的螃蟹體內小磁針粒發生嚴重的混亂完全失去原先的定向作用,最後使他們失去了前後移動的能力,變成必須『橫行』天下,真是可憐的下場啊! 其他還有像是鴿子、海龜、 蝴蝶、候鳥等等 也是運用相同的原理。

17 自然界中的奈米結構 鵝毛鴨毛不透水 由於雁鴨及鵝類動物其羽毛上具有奈米顆粒的防水結構,故可浮於水面上。 水黽行走於水上
水黽的足部末端具有奈米顆粒的組織,可行走於水面上。

18 奈米結構 鴨.鵝羽毛不沾水的秘密 鴨.鵝羽毛排列非常緊密,毛和毛之間的空隙有奈米尺寸那麼小,因此,水分子沒有辦法穿過牠們身上的羽毛而沾附在身上。當然,在寒冷的冬天裡,因為有不透氣的羽毛保暖,鴨子和鵝快快樂樂的戲水玩耍,也不會冷呢!

19 奈米結構 蛾能找到方向,是因其眼球有奈米結構。 蟬蝶翅有奈米結構,光折射後五彩繽紛。 人體小腸周壁絨毛,是天然奈米結構,幫助消化、 吸收。
海豚表皮有奈米結構。

20 牙齒和寶劍 人類和動物的牙齒堅硬無比,能承受極大且不斷咀嚼的磨損和壓力,原因是在牙齒的外表排列著奈米尺寸的微小晶體。和寶劍的原理相似。
中國古代鑄劍大師,可能已經創造奈米晶體結構,使得凡鐵鑄城的寶劍既不銹蝕又能銷鐵如泥。

21 蓮花效應

22 蓮花效應(Lotus Effect) 蓮花效應 ( Lotus effect ):在蓮花的葉子上,其表面有自然的微小奈米級顆粒(大約大小為1奈米的懼水性臘晶體),而在這個佈滿奈米級顆粒的表面結構上,水分子不易與表面接觸,導致水珠不會分散,讓污泥、水粒子不容易沾附表面。而這種特性更讓蓮葉具有「自我潔淨」的功能。

23 最早發現蓮葉上奈米級顆粒的德國人 Prof. Dr. Wilhelm Barthlott

24 蓮花出淤泥而不染 水滴滴在蓮花葉片上, 形成晶瑩剔透的圓形 水珠,而不會攤平在 葉片上的現象,便是 蓮花葉片表面的 「奈米」結構所造成。
表面不沾水滴,污垢 自然隨著水滴從表面滑落, 因此奈米結構造成所謂的 蓮花效應(Lotus Effect)。

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27 高倍數顯微鏡下觀察荷葉表面的奈米突起 http://www. botanik. uni-bonn
高倍數顯微鏡下觀察荷葉表面的奈米突起

28 http://www. botanik. uni-bonn. de/system/lotus/de/lotus_effect_html

29 http://www. botanik. uni-bonn. de/system/lotus/de/lotus_effect_html

30 (左圖) 在亞洲蓮花葉子上的一顆水滴,當它在滾落的過程中,吸附灰塵的粒子
(右圖) 在一個有經過BASF蓮花噴霧劑處理過的木頭表面上的一顆水滴。這種塗裝處裡使得這個表面非常地抗水防水,具有超級的疏水能力

31 蓮花效應(Lotus Effect) 在亞洲蓮花葉子上的一顆水滴, 當它在滾落的過程中, 吸附灰塵的粒子。從圖中, 清晰可見蓮葉上的乳突體。這些乳突體大約都有5至10微米的高度, 而且本身都會有一種臘晶體的細微奈米結構,約一奈米的大小。

32 接觸角當液體滴在固體表面上時, 固體表面和液滴切線的夾角,就是所謂的接觸角。
蓮葉表面的化學組成為臘。水在一般石臘上的接觸角約110度,這是因為臘為飽和的碳氫化合物,所以極性較低,有較低的表面能。但是,我們由接觸角的實驗結果發現,水在蓮葉上的接觸角高達160度。所以除了臘的組成之外,應該還有其他因素,使水在蓮葉上的接觸角高達160度。 當灰塵附著於蓮葉表面上時,因為蓮葉表面的纖毛結構,使灰塵和蓮葉的接觸面積減少,因此減少了灰塵和蓮葉間的吸附力量。而當水滴由葉面上滾過時,由於灰塵和水滴間的接觸面積大,灰塵粒子和水滴間有較強的吸附力,所以很容易就被水滴帶走。這就是蓮花為何能出污泥而不染了。 microns nano (接觸角) Θ

33 A面結束 C面開始

34 用奈米改造生活 廿一世紀是奈米的世紀。全世界科學研究皆積極投入奈米技術應用的開發,未來的人類生活可能深受奈米的影響,而改變生活的方式。
教育部顧問室奈米科技人才培育計畫

35 手背 10公分 1公分 1公厘 100微米 白血球 DNA 100微米 1微米 100奈米 10奈米 1奈米 工研院化工所陳重裕教授簡報

36 工研院化工所陳重裕教授簡報

37 一般物質尺寸 v.s 奈米尺寸 教育部顧問室奈米科技人才培育計畫

38 自然界中的奈米結構 蜜蜂 蜜蜂身體內存在磁性奈米粒子,具羅盤的導航功能、使蜜蜂飛行時不會迷失方向。 蓮花
蓮花能夠出淤泥而不染、其奧祕就是蓮葉上佈滿精密的奈米結構,污泥與塵土無法沾附,水珠落在蓮葉上,只能滾動而不會擴散。                                    

39 自然界的神奇-蓮花

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41 固—液—氣界面的三角關係 當液體潤濕固體表面時,原本氣─固的界面被液─固的界面所取代,而氣─固與液─固之界面張力的差,稱之為「濕潤張力」。當氣─固的界面張力大於液─固的界面張力時,也就是固體和液體間的吸引力大於固體和氣體間的吸引力時,固體和氣體間的界面張力會將液─固界面拉伸。換句話說,被濕潤的固體表面有較低的界面張力,因此液體會在固體表面擴張。


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