組別：A10 專題名稱：奈米油漆塗料的研究 科大端指導老師：何詠碩 高職端指導老師：周淑貞老師 參賽同學：王威揚、陳珮綺、黃翊鈞、黃慶能 學校名稱：中正高工 科系別：綜合高中科 化工學程

目錄 摘要.......................................................3 研究動機................................................4 研究目的................................................5 研究過程或方法.....................................6 研究結果...............................................16 討論.......................................................20 結論.......................................................23

摘要 在髒亂的環境中，總有一絲絲潔淨的光芒，就像人們常說的那句話：「出淤泥而不染｣，這是大家最想克服的一個大難題。在台灣，常常聽到各式各樣有關米的名稱，但就在21世紀裡出現了一種「米｣，這個米為人類的未來帶來經濟的發展；帶來無限的希望；帶來無止境的可能性，而這種米，我們稱它為「奈米｣。 奈米的數學符號為nm，即nano meter，其中nano在希臘文中代表的是侏儒的意思。自然界中，許多分子小到奈米的尺度時，許多量子化的現象與特性也隨之展現出來，像是蓮花擁有自我潔淨的效應，讓汙泥不能沾附在上面。因此，許多科學家積極的去探討此特性，並想辦法有效地利用因奈米特性所衍生出來的效應。

研究動機 走在路上，時常看見牆壁上的油漆因為自然因素侵蝕的不堪入目，整個市區的美感都被破壞掉了，因此心中不時有種想要改變現狀的想法，但始終想不出好法子。 就在因緣際會下，上基礎化工這一門課程時，剛好上到界面現象與膠體中的奈米現象這一個單元，裡面提到了大自然中的某些生物及植物都擁有奈米結構，這其中印象最深刻的就是蓮花的奈米結構，因為此結構特性，使它自潔而不受汙染。這一段課文突然讓我們靈光一閃，如果我們在油漆裡添加了具有奈米特性的物質，那麼壁面也會不易被侵蝕嗎﹖ 想一想，在日常生活中有許多東西如果添加了此物質，又會有甚麼效果呢﹖不僅讓我們興致勃勃做了許多測試，還可以看見課本裡看不到的東西。

研究目的 1.以不同濃度的奈米油漆，測試水滴的表面張力。 2.利用布料加墨水作對照試驗，測試奈米的防汙能力。 3.利用沙拉油對塗有油漆的載玻片作對照試驗，測試奈米的 防汙能力。 4.培養大腸桿菌，利用對照試驗測試奈米是否具有抗菌性。 5.將二氧化矽燒成粉末狀，經由X-光繞射分析儀分析出裡面 所含的成分。

研究過程或方法 一、洗滌載玻片 (一)洗滌目的：將載玻片洗淨，可避免有髒東西附著。 (二)洗滌步驟： 1.先將載玻片以鑽石刀或鎢鋼刀切成適當大小，放 入燒杯， 並準備乾淨之鑷子備用。 2.倒入丙酮後，放置於已加好水的超音波震盪器 中，震盪3分鐘。 3.以鑷子取出後，放置另一燒杯，並倒入乙醇震盪3 分鐘。 4.以鑷子取出後，放置另一燒杯，並倒入蒸餾水震 盪3分鐘。 5.取3張廚房紙巾鋪底，上方再鋪上2~3張試劑紙， 並將震好的載玻片取出置於上方。

6.乾了以後即可使用，或保存於中有乙醇的罐子中。 7.等到要使用載玻片時，用鑷子取出後，用蒸餾水震盪3分鐘後，擦乾即可。

二、不同濃度的奈米油漆配製與塗抹 (一)配製體積與重量：二氧化矽+蒸餾水共10毫升+油漆4 克為一組。 (二)製備步驟： 1.將刻度吸量管、量筒及50ml燒杯洗滌乾淨備用 2.分別以刻度吸量管吸取二氧化矽及蒸餾水裝入量 筒至所需量。 3.將兩物倒入燒杯，並以玻棒攪拌均勻後，與4克油 漆混合均勻。 4.將不同濃度的油漆分別塗抹在洗好並且擦乾的載 玻片上。 5.送入烘箱直到油漆完全乾，即可取出裝袋備用。

三、實驗1 (一)實驗目的：以不同濃度的奈米油漆，測試水滴的表面 張力。 (二)實驗步驟： 1.取出塗有0%、25%、50%、75%及100%奈米油漆的載 玻片。 2.分別以滴管滴上水滴後，使用接觸角量測儀檢測表 面張力。

四、實驗2 (一)實驗目的：利用布料加墨水作對照試驗，測試奈米 的防汙能力。 (二)實驗步驟： 1.使用兩種布料做對照試驗，將其中一組沾滿二氧 化矽。 2.將全部的布料送入烘箱烘乾，烘乾後取出。(不管 是否有浸泡，一律烘乾) 3.分別以滴管滴上紅墨水後，觀察布料表面是否吸 收。 4.觀察完浸泡過二氧化矽的布料以後，以水沖洗， 觀察潔淨度。

5.承步驟4，將浸泡過且以水沖洗過的布料，再滴入 紅墨水觀察。 6.反覆操作步驟4和步驟5。(洗滌時，一律只使用水 清洗，不使用洗潔劑)

五、實驗3 (一)實驗目的：利用沙拉油對塗有油漆的在玻片作對照試 驗，測試奈米的防汙能力。 (二)實驗步驟： 1.取出塗有0%、25%、50%、75%及100%奈米油漆的載 玻片。 2.分別以滴管滴上油後，觀察油漆表面的油汙殘留。

六、實驗4 (一)實驗目的：培養大腸桿菌，利用對照試驗測試奈米 是否具有抗菌性。 (二)培養基材料說明: 1.Beef extract 3.0克、Peptone 5.0克、 Distilled water 1.0升及控制在PH7。 2.在500ml的錐形瓶內，加入300ml液體量，並拿至 滅菌釜滅菌。 3.本實驗使用的是固態培養基，因此再添加1.0%的 agar(洋菜)。 (三)實驗步驟： 1.準備實驗所需的不同濃度奈米油漆備用。 2.在滴入大腸桿菌及油漆直到完封，皆必須在無菌 操作台內進行接種。

3.使用吸量管定量大腸桿菌，滴入培養基中，並使 用撥棒抹平。 4.再使用吸量管定量油漆，滴入培養基中，無須抹 平。 5.蓋上培養皿蓋子，邊緣用封膜封住後，放置恆溫 箱(控制在37℃)，觀察數日。

研究結果 一、不同濃度的奈米油漆，測試水滴的表面張力

二、利用布料加墨水作對照試驗，測試奈米的防汙能力

討論 一、不同濃度的奈米油漆測試水滴的表面張力 實驗1還需要利用接觸角量測儀作測定，主要的原因為如果單純低稅判定的話，會有大小滴的差別，況且從25%~100%油漆上的水滴不好做區分，因此才需要此儀器。但因為此儀器需要和高雄應用科技大學借用，因此必須至3月6日才能進行測試實驗。

二、利用布料加墨水奈米的防汙能力 我們選擇兩種不同的布料，是避免奈米特性只對其中一種布料有專一性，並且在進行實驗時，不管是否有浸泡一律都送入烘箱蒸乾，才不會造成偏差，然而經實驗證實，只要是有塗上奈米特性之溶劑(二氧化矽)，皆會產生自潔不污染的性質，而且更進一步確認，將此布料洗滌並稍作搓揉並不會破壞此性質，只不過洗滌的次數越多，布料的自潔性會緩慢消失，不過要洗好幾次以上才會較明顯展現出來，而未浸泡二氧化矽的布料，只要一滴下墨水就立刻滲透，洗滌時也洗不乾淨。

參考資料 1.壟建華(民91)。改變世界、影響未來─你不可不知的奈米科技。新北市：世茂。 2.工業技術研究院工業材料研究所(民94)。奈米，不是啥稀米。台北市：天下文化。 3.簡俊雄、林錫堅、林弘志(民100)。基礎化工Ⅰ。奈米現象(5-22~5-23頁)。新北市：台科大圖書 4.陳韻如、鍾孟勳、康峰銘、張瑞展、李佳穎(無日期)。奈米科技研究報告。http://www.cljh.tc.edu.tw/95seed/webquest/game/swf/204.swf 5.朱麗雪、嚴梓寧、康峰睿、許亞倫、賴宜璇、賴映伃(無日期)。奈米材料特性探討。http://www.cljh.tc.edu.tw/95seed/webquest/game/swf/209.swf