材料與科技對生活的影響 電子工程學系 林得裕

OUTLINE 材料發展的脈絡 材料對生活的影響 新型材料 科技發展的脈絡 科技對生活的正面影響 科技對生活的負面影響 不斷推陳出新的科技

材料發展的脈絡 夏 商 西周 （約公元前2025年-前1600年） 中國史書記載的第一個朝代。 （約公元前1600年-前1046年） 中國歷史上繼夏朝之後的一個王朝。 （約公元前11世紀-前771年） 中國歷史上繼商朝之後的朝代，建都於宗周（今陝西省西安市西部）。 商 中國的歷史約可追溯到三代--夏商周 夏朝（約為前2025年—約前1600年），中國史書記載的第一個朝代。 商朝（前1600年—前1046年），中國歷史上繼夏朝之後的一個王朝。 西周（前11世紀—前771年），中國歷史上繼商朝之後的朝代，建都於宗周（今陝西省西安市西部。 西周

夏：二里頭文化 夏：國家的出現，禹即位後，國號夏；諸侯擁戴 他的兒子啟即位，形成君主世襲的家天下局面 代表性的文化為二里頭文化：宮殿基址及青銅器

商：文明的躍進 政治興衰 湯伐桀：第一次貴族革命 盤庚遷殷：稱為「殷商」，繁榮 紂王被周武王推翻 甲骨文 占卜後留下的卜辭 科技發展 陰曆：天干地支、閏月 青銅器極盛時代：禮器、兵器為大宗

西周：封建制度的確立 武王建國 成王繼位 幽王 伐紂 安撫東方 設三監(管叔、蔡叔、霍叔)→監視武庚 管蔡之亂 周公東征(1)重定封國、東都雒邑、封建體制(尊卑有別)，(2)擴展至黃河下游和淮水流域 幽王 犬戎入侵

青銅器 中國人很早就發現如果把銅加入了鉛和錫，就形成青銅合金。 易加工 硬度高 熔點高 取代石器 進入以金屬為 材料的時代！

根據【考工記】的記載，戰國時期的工匠已經累積了足夠的經驗，能夠充分掌握以冶煉青銅的技術，按照器具不同的用途，把合金中的銅與錫的比例加以適當的改變。記載中說： “金有六齊 ：六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居 一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之 殺矢之齊；金、錫各半，謂之鑒燧之齊。” �X�B: 軍事常識：青銅器時代的冷兵器 - YST2000 的網誌 - udn部落格 http://blog.udn.com/YST2000/52485#ixzz2SCtnruEN

飪食器 鼎： 烹煮肉食，實牲祭祀和饗宴等各種用途 鬲： 盛粥器，是大口袋腹器，西周中期較盛行 甗：蒸飯器，分上下兩部分，上體用以盛米，稱為甑，下為鬲，用以煮水 梁： 盛放煮熟的黍、稷、稻、梁等飯食器具 簠： 盨： 二 、禮器：禮氣是宗廟和宮室陳設的器物，使用於各種祭祀、饗宴和各種典禮儀式的場合，可區分 飪食器、酒器、水器、樂器

飪食器 敦： 豆： 盛放煮熟的黍、稷、稻、梁等飯食器具，其形制是上下皆圓，蓋與器相合成球體 盛放醃菜、肉醬和味品的器具，其形制式上有盤，下有長柄連圈足 盂： 大型盛飯器，與梁配合使用，兩中之飯取自盂中 鋪：盛放肉醬器具，外形似豆，盤邊狹而盤底平，多為鏤空 俎： 切肉、盛肉器具，與鼎配合使用 匕： 挹取食物的匙子，體呈桃葉形，有長柄

酒器 爵：飲酒器，形體為前有傾酒的流漕，流與杯口之間有兩柱，後有尖銳狀尾，中為杯，下為三足 角：飲酒器 觚：飲酒器，形體為喇叭口，細腰高圈足的容器 蟬：飲酒器，侈口、束頸、深腹、圈足，大多有器蓋 斝：容酒器，行裸體時所用，或兼作溫酒器 尊：容酒器，為高體大型或中型酒器，上口侈大，下有圈足 卣：容酒器，專用已呈秬鬯的祭器，秬鬯是古代用黑黍和香草釀造的酒 方彝：容酒器，呈方形，有屋頂形蓋，腹部與圈足相連，圈足每邊中央各有一個缺口呈矩形狀

酒器 壺：容酒器，有圓形 ，方形，扁形，橢圓形，一般有提梁及蓋 觥：容酒器，口部一側有流，下有圈足，有蓋，蓋注流口的一側裝飾獸頭 罍：容酒器，為有蓋酒器，形體肩部兩側有耳，正面腹部下端飾有一耳 欞：容酒器，器形微小口、大腹、平底、蓋 瓿： 容酒器，大型酒器，歛口、大腹、圈足 盉：酒器，盛玄酒(即水)，以調淡酒味，形體為侈口、寬腹，下連圈足，頸腹間有斜置流，有蓋 勺：挹酒器，以一個小杯連鑄一條彎曲長柄，作用與枓相似 禁：承酒尊的器座，四面有壁，有長方孔

水器 盤： 承水器，與匜配合使用，以匜之水澆於手，以盤承接棄水 匜： 盛水器，形體為口前端有彎曲的流，腹部下有三足 鑑： 盛水器，亦為盛冰器，形體為大口、深腹、平底、圈足及兩側有獸耳

樂器 鐸：撞擊樂器，形似鐃而小，中有舌，振舌發音，可用於軍旅和田獵 鐃：打擊樂器，主要用於祭祀和宴樂 鐃：打擊樂器，主要用於祭祀和宴樂   鐸：撞擊樂器，形似鐃而小，中有舌，振舌發音，可用於軍旅和田獵 鉦：打擊樂器，體似鐃比鐃高大厚重   鈴：中國最早出現的銅樂器，形體較小，器壁薄，頂部半環形鈕為單翼鈴 鐘：打擊樂器，祭祀或宴饗時使用，以木槌打擊鼓部和鼓右的鸞鳥圖案 鼓：打擊樂器，形如橫置的筒形，上有一枕型座用以插杆飾，下為長方形圈足 鏄：打擊樂器，形體特大，再祭祀或宴饗與編鐘、編磬相合使用

兵器 戈： 劍：用以鉤殺的兵器，古代貴族和戰士隨身，用以防身進行格鬪，可斬可刺的兵器 用以鉤殺的兵器，由戈頭、柲、柲冒和柲末的尊購成 矛： 用以衝刺的兵器 匕首：是一種點短劍，近身殺傷武器 鉞：用以砍殺的兵器，可作為形具，和儀仗用具 弩機：具有遠程和殺傷力較強的武器 刀： 用以砍殺的兵器 矢鏃：是箭前端的鋒刃，由尖銳的鋒、兩翼、脊和鋌構成

青銅工具 鑿： 斧： 鑿孔或挖槽用的工具，鑿體細長，上寬下窄，下有尖或平的刃部 是一種砍伐工具，農業和工業使用最多 斤： 鋸： 是一種砍伐工具，使用時斤內按一個曲柄 鋸： 用於切割木、竹、骨、角等器

青銅農具 耒：挖窖穴和開溝渠的原始農具 鋤：間苗、除草和鬆碎表土的農具 耜：曲餅的起土器具，有就是手犁 鍤：開溝渠和作壟的農具，其刃口套在木板前端 鏟：鏟土耘苗、除草和鬆碎表土的農具 鎌：收割用的農具，有事手鎌，一側可裝短柄，正面近口部有密集的齒槽 錛：形與斧接近，背面微拱，偏刃、內置曲形橫柄，為開墾土地的農具 耨：短柄的除草農具，兩側連接雙翼，正面近口部有密集的齒槽

劍全長為五十五點六公分，其中劍身長四十五點六公分，劍格（劍柄與劍刃相接處）寬五公分。劍身滿佈黑色菱形的幾何花紋，劍格正面和反面還分別用藍色琉璃和綠松石纕嵌成美麗的紋飾。劍柄以絲繩纏縛，劍首向外形翻卷作圓箍，內鑄有極其精細的１１道同心圓圈。

鐵 鐵是地球上最豐富的金屬。不過，人類的鐵器時代比青銅時代來得晚，那是因為鐵的冶煉比銅困難。對中國來說，鐵兵器的普及比任何其他文明古國都要晚，而且發展緩慢。這是一件有趣的事，值得進一步的討論。

最早的鐵器出現在約西元前一千五百年到一千年間的小亞細亞東部（即美索不達米亞與埃及地區），考古學家認為這裡的西臺人可能是最早使用鐵的民族，而其他地區開始進入鐵器時代的時間並不一致，例如中國大約是在西元前一千年左右（即西周時代）開始發展使用鐵器，而美洲與澳洲則是等到歐洲移民過去後才將鐵器帶入這兩區，因此很難用準確的年代標示人類何時進入了鐵器時代，。

歷史學家公認，中國普及鐵兵器的時間晚於其他所有的古文明國，而且過程漫長。從春秋末期（公元前六世紀）開始發展，一直到西漢（公元前一世紀）才完成，時間跨越五百年。相較之下，歐洲僅用了三百年。為什麼？主要有下列幾個原因： 軍事常識：鐵器時代的冷兵器 - YST2000 的網誌 - udn部落格 http://blog.udn.com/YST2000/55006#ixzz2SD5old6T

1.中國距離其他的文化中心不但路途遙遠而且有地理阻礙。從古都西安不論是到印度、埃及、伊拉克（兩河流域的巴比倫）、還是希臘，都需要翻越喜馬拉雅山，或是帕米爾高原。

2.中國的銅礦和鉛礦多，錫礦尤其豐富（探明的儲量居世界之首），使青銅器的製造相對容易而且質量很高，早期不成熟的鐵兵器完全不是青銅兵器的對手。舉個例子，中國青銅劍的長度是世界之最（最長的九十四點八公分），勝過鐵兵器；鋒利的銅刃就更不用說了，鐵刃完全不是對手 。

3.最重要也最根本的原因：中國的鐵礦石品質低劣。 鐵礦分富礦和貧礦。富礦的礦石含雜質少，容易鍛造，而且製造出來的鐵器性質堅韌；貧礦則相反，礦石含雜質多，鍛造困難，而且製造出來的鐵器質量差，硬度和韌度都不夠。

鐵礦分富礦和貧礦。富礦的礦石含雜質少，容易鍛造，而且製造出來的鐵器性質堅韌；貧礦則相反，礦石含雜質多，鍛造困難，而且製造出來的鐵器質量差，硬度和韌度都不夠。

全世界的鐵礦一般的水平是富礦占礦產總量的50% -60%，也就是說，一般開兩個礦就會遇到一個富礦。中國則沒有麼好的福氣，雖然鐵礦石的蘊藏量大，探明的儲量就已經達到５０１億噸，但是絕大多數的鐵礦是貧礦，可以直接入爐的富鐵礦石不到總儲藏量的3%！易開採的富鐵礦不到1%。中國的鐵礦石普遍含有較多的雜質，譬如硫和磷。尤其硫會使鐵變脆，是冶金家的夢魘。

世界上鐵資源質量好、產量與儲量又大的國家，有俄羅斯、印度、巴西、和澳大利亞，她們是鐵礦石的主要出口國。日本的鐵礦石質量也非常好，是歷史上日本能夠出產名刀的重要原因。英、法、德這三國之所以能夠建立發達的工業，一個很重要的原因也是因為她們都是鐵資源豐富的國家。 古時候交通運輸不發達，靠商業從外地進口所需的工業原料是不可行的，尤其長途運輸沈重的礦石更是不可能。所以大家都是靠天吃飯，老天給自己家裏什麼自然資源， 就用 什麼資源。

文化需要經常交流才能快速進步，中國從兩河流域接受鐵器文明比歐洲晚了六百年，這是中國由於地理位置和天然地形的阻礙，造成與其他地區文明有了隔絕的緣故。中國為此付出沈重的代價。 鐵器的應用是人類文明最重要的里程碑。直到今天，煉鋼的技術仍然是一個強國非常重要的技術指標。尤其是在傳統工業，譬如汽車和造船，還有國防工業，譬如坦克、槍枝、 與火炮，煉鋼技術是必不可少的支柱，任何工業強國都在全力研發。

科技發展的脈絡

科技對生活的影響 工業革命:使用機械化生產，大量製造 與食衣住行相關 汽車 飛機 船 電力

科技對生活的正面影響 Pros 傳播科技 製造科技 營建科技 運輸科技 能源科技 科技整合

傳播科技-知識的快速傳遞與累積 圖文傳播 資訊傳播科技 電子視聽傳播 圖文傳播：造紙與印刷技術至今還扮演著推動社會、政治、經濟改革的重要角色。 電子視聽傳播：從電報、無線電廣播、電影到電視，為一般大眾吸收資訊、作為休閒娛樂的主要工具，也是知識與資訊快速普及的重要途徑。 資訊傳播科技：將資訊數位化後，更方便了資訊的累積、共享與分析應用；不但使人與人之間的溝通更方便，同時也擴展了我們的視野。

製造科技-生產技術的變革與更新 3D Printing goes mainstream. 高效率，客製化，低碳足跡 蓄勢待發的新工業革命 醫學革命 想像你多年前購買了某家公司的商品，現在有個零件出了問題導致產品故障，但這項產品卻已經停產了，你只好摸摸鼻子自認倒楣？ 如果這時候有一台3D列印機，你便可在短時間內，以極高的效率解決你的煩惱！ (插入3D Printing 影片介紹)

3D Printing

營建科技-便利、舒適、安全的生活環境 符合人體工學 綠建築 防震 防盜 防火 現代化建築物的興建技術，擁有符合人體工學設計的家具、家庭娛樂中心、以環保為導向的綠建材、綠建築等，滿足省能源、省資源、低污染且舒適、健康、環保之生態化居住環境，使建築物更多樣化、人性化，多方面滿足人類生活需求。同時也可以承受地震與颱風、並防範火災、水災、竊盜、停電等之破壞。

運輸科技-縮短城鄉差距、帶動工商業發展 最基本、最廣泛且最深入。 縮短城鄉差距，增加就業機 會，帶動工商業發展。 

能源科技-能源產生動力，動力推動科技 動力是科技的基礎，能源是動力之母；擁有源源不絕的能源與提昇能源轉換效率，正是發展科技最 重要的工 作。

科技整合-醫療應用( Dignostic use ) CT MRI 超聲波 X-ray CT Computed Tomography，電腦斷層掃瞄。一種結合X光與電腦科技的診斷工具，以一組X光射源由身體不同的角度照射，並利用電腦將資料組合成身體橫切面的影像，這些橫切面的影像可再進一步重組成精細的3D立體影像。 MRI Magnetic Resonance Imaging，核磁共振。利用磁場原理，激發人體組織內的氫原子核。由於人體內的許多分子都含有氫原子核，這些氫原子核本身又具有磁場特性，如同一個小小的磁鐵。若使儀器改變體內氫原子核的旋轉排列方向，原子核就會釋放吸收的能量，能量激發後放出電磁波信號，再經由電腦分析組合成影像，這就是一般所看到的 MRI 影像。 超聲波 也就是所謂的超音波，利用聲波頻率造出影像，其探頭內的晶片具有壓電效應，可把機械能（音波）與電能相互轉換。超音波探頭的晶片受電擊時，發射出音波在介質中行進，當音波經過兩個不同阻抗物質形成的界面時，部分音波會反射回探頭。這反射波或回音經收訊晶片轉換成電子訊號，再經儀器數位化處理後形成影像。

X-ray 廣泛的被運用在醫學診斷，牙科、骨科、胸腔科… X-ray的折射率非常接近1，因此X光在人體內只走直線不會偏射。 其他細部乳腺組織的變化，對婦女 乳癌篩檢的助益頗大 自從侖琴發現X光可以顯示人的骨骼結構，它就被應用於醫學成像。放射醫學是醫學的一個專門領域，它使用放射線照相術和其他技術產生診斷圖像，這可能是X射線技術應用最廣泛的地方。 人體內不同組織對X光的吸收程度不一，骨骼對X光的吸收較肌肉大許多，所以可以藉著X光透視肌肉，清楚看到骨骼。目前X光機在牙科、骨科、胸腔科的檢查使用頻繁。

X-ray爭議 目前使用X光攝影診斷還存在爭議 結石：對X光幾乎沒有阻擋效應 腎結石：通常可觀察到，但並不總是 可以檢測出來

科技對生活的負面影響 生態 酸雨 動物絕種 工業廢棄物 森林減少 溫室效應 水汙染 噪音汙染

科技對生活的負面影響 人 人際互動減少疏離感增加 資訊與技術被不正當使用 人際間衝突的損害擴大 犯罪手法層出不窮 工作量增加壓力大

科技對生活的影響 電腦:取代人腦? 網路:使資訊傳播及普及化 手機:使通訊便捷 電視:深入家庭，帶來歡笑 醫療科技: 能源科技: Delete

不斷推陳出新的科技 Tech OLED Personal Cloud Our car will lose control 3D printing Smart Device Revolution http://designmind.frogdesign.com/blog/20-tech-trends-for-2013.html

Future Life

Thanks for your attention!