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納米領呔 納米地毯 納米衣服 納米口罩 未經處理的布料 普通處理的布料 納米處理的布料 空氣 水或污垢
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3.3 納米技術的近期應用及發展
蓮花的啟發 「出淤泥而不染」貼切形容了蓮花保持潔淨 的特性。 最近的納米技術發展利用蓮花這個特性 （蓮花效應）來製造有抗污能力的衣物。
1 日常生活的應用 a 抗水特性的自我清潔功能 蓮花類植物的葉片即使在污濁的泥土中 生長也能保持潔淨。
葉片的蠟質表面由微小的凸塊組成，而這些 凸塊則佈滿納米尺寸的毛狀結構。 葉片具有這種結構，所以有很強的抗水和抗污 能力。 (X 500 times)
葉片上的水會形成水珠，滾動時會帶走葉片 上的污垢。 蓮花效應 水 污垢 葉 自潔能力
實驗 3b - 蓮花效應 (p.135) 録像 答案
科學家藉着納米技術，製造了類似蓮花葉片的 鈉米塗層。 例如︰建築物的外牆
其他生活應用包括布料、快艇、泳衣、潛水衣
b 親水特性的自我清潔功能 用另一種方法，也可製造具有自我清潔功能的 玻璃︰ 在玻璃外層塗上 15 nm 厚的二氧化鈦 (TiO 2 ) 薄膜。 這種薄膜是透明的 ( 正常尺度下是白色的 ) 容許可見光穿透玻璃
(i)TiO 2 吸收陽光中的紫外輻射 催化玻璃上的有機污垢分解 玻璃經由兩個步驟自我清潔。 自潔門柄 1 自潔門柄 2
(ii) 與蓮花效應相反，二氧化鈦有很強的親水 特性 水分會平均分佈於玻璃表面（而不產生 水珠），並帶走污垢 錄像片段 nano coating on car
c 與尺度有關的光學特性 二氧化鈦及氧化鋅是非常有效的紫外輻射 吸收體及反射體。 可是，兩者在大尺度下也反射可見光。 加入防曬霜之中，會使皮膚呈現礙眼的 白色
納米尺寸的二氧化鈦及氧化鋅粒子︰ 透明無色 能有效地散射有害的紫外輻射 廣泛應用於防曬霜及其他具備防曬功能的 化妝品之中
d 抗菌功效 銀的抗菌功效早已為人所知。 在古希臘及羅馬，銀器常用於盛載易腐壞的 液體 ，因為銀能減慢微生物的生長。 現在，納米銀晶體亦應用於醫學上，作為處 理傷口的抗菌劑。 銀在生物中作用
1. 加入了納米銀粒子、二氧化鈦或氧化鋅後， 布料變得具有抗菌功能 防止一系列引起發炎、痕癢和體味的細菌 及真菌生長和繁殖 e 紡織工業中的納米布料修飾
3. 加入微細表面結構，布料具有抗水和 抗污特性。 錄像片段 2. 二氧化鈦及氧化鋅普遍用於布料，具有 遮擋紫外輻射的功能
納米領呔 納米地毯 納米衣服 納米口罩 未經處理的布料 普通處理的布料 納米處理的布料 空氣 水或污垢
4. 靜電荷很易在人造纖維表面形成，特別 是乾燥的季節。 因為二氧化鈦及氧化鋅是導電體，所以 加入物料後能提供抗靜電功效 在纖維表面輕易帶走出現的靜電荷
f 納米管的輕巧及超強韌特性 納米碳管 (CNTs) 既輕巧又強韌（比鋼強韌 100 倍，亦比鋁輕巧）。 與碳纖維混合，製成更輕巧強韌的運動用品 與不同物料混合（如塑膠和紡織品），製造出 輕巧強韌的避彈衣
g 加入納米碳管的場致發射顯示器 場致發射顯示器 (FED) 是平面顯示器的一種 與傳統陰極射線管 (CRT) 顯示器相似（電子撞向 磷塗層而發光） FED 使用大量排列整齊 的電子發射器，與磷塗 層點相距不過幾毫米
傳統陰極射線管 場致發射顯示器 ( 較輕和較薄 )
應用納米碳管作電子發射器的顯示器， 每個像素的內部構造︰ TV pixel
(i) 高導電性 (ii) 直徑極小，能快速產生強大電場 (iii) 可在低電壓下發射電子 (iv) 能盛載高密度電流 納米碳管具有下列幾個特性，因此是製造 場致發射顯示器的理想材料：
h 納米標度下的優化催化作用 鉑︰理想的催化劑，但售價非常昂貴（超越黃 金價格） ∵催化劑的表面面積愈大，催化作用便愈強 ∴納米尺寸的物料有很高的表面面積 — 體積 比率，是有效率而又較經濟的代替品 例子︰納米尺寸的鎳、氮化鉻、納米金
i 加大毎單位面積電子部件的數目
新型納米溫度計
例題 6 如何利用納米技術改良雨傘，以達到以下效果？ (a) 大雨後仍然保持乾爽， (b) 阻擋紫外輻射， (c) 阻止細菌滋生。 (a) 使用有細微表面結構塗層的纖維製造雨傘， 雨傘就有抗水功能 (b) 使用有二氧化鈦或氧化鋅塗層的纖維 (c) 使用有納米銀粒子的纖維
進度評估 6 – Q1 蓮葉的蠟質表面由微米大小的微粒組成，微粒 由納米標度的毛組織覆蓋。這些特質令葉片具 有高度的 _______ _ __ _ _ 及 ____ __ _____ 能力。 水掉在葉面上會成珠，滾動並隨此吸附 ___________ 。這種自我清潔的特質稱為 _ __________ 。 抗水抗污 污垢粒子 蓮花效應
進度評估 6 – Q2 利用納米科技協助，提出方法改良以下產品。 (a) 隱形眼鏡儲存盒 改良︰ 抑制細菌生長 方法︰ 在隱形眼鏡鏡盒加入納米銀粒子
進度評估 6 – Q2 (b) 泳衣 改良︰ 變得抗水 方法︰ 在布料加上微細表面結構 利用納米科技協助，提出方法改良以下產品。
進度評估 6 – Q2 (c) 單車 改良︰ 減輕重量，增加強度 方法︰ 在製造單車的碳纖維中加入納米碳管 利用納米科技協助，提出方法改良以下產品。
2 潛在危機 a 健康危機 1. 自由納米粒子 會在製造過程中放出 會在納米材料磨損或腐蝕時放出 可能吸進肺部或滲入皮膚 納米粒子可以下列三種方式進入人體：
2. 產品中的納米粒子若與人體有直接接觸 （如使用防曬霜和化妝品），便可能滲入 皮膚 3. 刻意加入食物和飲料中的納米粒子可能經 消化道進入體內組織。
納米粒子可能造成的傷害︰ 吸入後會導致肺部受損 進入人體血管內，並進入其他重要器官 （例如腦部） 引發產生非常活躍的分子，繼而對細胞 造成損害
b 對環境的影響 自由納米粒子 散佈於空氣中，容易污染水源、空氣、泥土 和地下水 會對海洋生物造成傷害（如富勒烯、銀納米 粒子） 在生物體內累積，進入食物鏈並破壞整個生 態系統 可能成為新型的不可分解污染物
c 希望與關注 納米技術已演變成富爭議性的話題。 支持者︰ 納米技術很可能在以下各方面帶來好處︰ (i) 藥物製造 (ii) 改善水質污染 (iii) 資訊傳播與通訊技術 (iv) 便宜的可持續發展能源
支持者︰ 亦可能為環境帶來好處 例如︰發展和製造可被分解的新物料 製造納米材料和產品通常需要較少資源 產生較少環境污染問題
反對者︰ 自由納米粒子安全與否仍是未知之數 應阻止自由納米粒子在環境中的應用， 直至證實不會危害大自然為止 納米技術可導致國家之間的貧富懸殊加劇 ∵發展和應用納米技術的能力有所不同
進度評估 7 – Q1 納米粒子能以下列方法進入人體： 從產品釋出的自由納米粒子可能經 ________ 進入肺部。 化粧品內的納米粒子可經由 _________ 滲進 體內。 加進 _________ 的納米粒子可進入消化道。 呼吸 皮膚 食品
進度評估 7 – Q2 是非題︰是非題︰ 物質若在正常大小時無害，那麼在納米標度下 都必定無害。 （對／錯）
習題與思考 3.3 xx/10/2015 交
教育電視：窺探納米世界 教育電視：續窺探納米世界
完