奈米材料的比較 忠信科技 陳忠詰

三大比較 A：反應型 V﹒S﹒結晶型。 B：奈米溶膠加工 V﹒S﹒傳統加工。 C：不同奈米材料之比較。

A：反應型 V﹒S﹒結晶型。 報告大綱 壹：藥液生產方式與藥液成份。 貳：藥液生產方式的比較 參：藥液特性比較。 肆：Coating的原理及操作。 伍： Coating操作的比較。 陸：成品的性質比較。 柒：整體評估。

壹：藥液生產方式與藥液成份 一：反應型奈米溶膠（ TiO2 為例） ： （※ TiO2 有A、B、R及非晶態同時存在） Ti（OR）4＋H2O＝ Ti（OR）3（OH）＋HOR Ti（OR）3 （OH）＋ H2O＝ Ti（OR）2（OH） 2 ＋ HOR Ti（OR）2（OH） 2 ＋ H2O＝ Ti（OR）（OH） 3 ＋ HOR Ti（OR）（OH） 3＋ H2O＝ Ti（OH） 4 ＋HOR Ti（OH） 4＋ Ti（OH） 4→2 TiO2＋4H2O 2 TiO2 ＋ Ti（OH） 4→3 TiO2＋2H2O 3 TiO2＋Ti（OH） 4→4 TiO2（※）＋2H2O 4 TiO2 → → → → → → → → TiO2 （n） （※ TiO2 有A、B、R及非晶態同時存在） （反應為水解、縮合兩步驟，藉操作條件在同一槽進行。）

反應型奈米溶膠藥液的問題 一：溶液成份複雜：至少10種成份。 二：溶液中成份，相對量會不斷變動。 三：TiO2的結晶形態複雜（4種）而無法控制。 四：TiO2的粒徑會不斷變大。 五：溶劑的揮發太快，固含量變異性大。

二：結晶型奈米溶膠（ TiO2 為例）： O2 TiCl4＋H2O→ TiCl4‧ H2O TiCl4 ‧ H2O ＋NH4OH →Ti（OH）4＋NH4Cl Ti（OH）4＋NH4Cl ＋H2O→→→ Ti（OH）4 Ti（OH）4 ＋H2O→ Ti（OH）4 ‧ H2O Ti（OH）4 ‧ H2O＋H2O2→→TiO2＋ H2O＋ O2 （反應包括預處理、中和、純化、結膠、熟化五步驟） （各反應在分別獨立的反應槽進行）

貳：藥液生產方式的比較 項 目 反應型 結晶型 Ti（OR）4 TiCl4 價格（元∕升） 1000～4000 2500 操作步驟 1 5 項 目 反應型 結晶型 原物料 Ti（OR）4 TiCl4 價格（元∕升） 1000～4000 2500 操作步驟 1 5 操作時間 1小時 64小時 設備設計 簡單 複雜而特殊 操作困難度 低 很高

參：藥液特性比較 比較項目 反應型 結晶型 主成份種類 10（膠合劑∕分散劑） 2 主成份變異性 高（反應持續） 不變 固含量變異性 高（溶劑揮發） 很低 TiO2含量變異 變動 TiO2結晶型態 A、B、R及非晶態 anatase TiO2粒徑 持續變大 不變（水合強）

肆：Coating的原理及操作 一：反應型： （一）吸附原理： 1‧溶劑揮發，固體沉積。 2‧膠合劑作用。 3‧燒結成膜。 （二）操作： 1‧拉昇速度快。 2‧低溫、低濕。 3‧一次coating。 4‧高溫燒結。

二：結晶型： （一）吸附原理：奈米粒子的高吸附性及高成膜 性。 （二）操作： 1‧多次Coating：底塗、增厚、（面塗 ） 2‧中溫、低溼。 3‧依需求有多種燒結條件。

不同塗佈層的功用及厚度 分類 功 用 厚度 （nm） 控制要因 底塗 1‧形成良好附著 2‧填平孔隙 10～15 藥液溫度 濕度 功 用 厚度 （nm） 控制要因 底塗 1‧形成良好附著 2‧填平孔隙 10～15 藥液溫度 濕度 增厚 完成所需膜厚 依需要 （100 ～200） 拉昇速度 面塗 使表面平整化 10 ～20

伍： Coating操作的比較 比較項目 反應型 結晶型 浸泡次數 可一次完成 3～4次 藥液溫度 愈低愈好 30～40℃ 環境溫度 30～35℃ 濕度 拉昇速度對膜厚 愈快愈厚 自動控制 不能 可自動控制 分析頻率 高（2～4Hr∕次） 低（3～6天∕次） 操作條件調整 隨藥液老化調整 不需要 換槽要求 2～4週 半年～一年 污染防治要求 高 一般

陸：成品的性質比較 比較項目 反應型 結晶型 膜厚再現性 不佳 良好 膜層安定性 容易脫膜 安定性高 光譜再現性 光譜安定性 燒結溫度 較高 較低

反應型光譜不安定的原因 三：溶劑揮發太快，膜層會留下孔洞。 五：成份比重差異太大。 一：鍍層成份複雜且相對量會不斷變動。 二： TiO2的結晶形態複雜（4種）而無法控制。 三：溶劑揮發太快，膜層會留下孔洞。 四：膜層厚度隨溶劑揮發而變。 五：成份比重差異太大。

反應型膜層易脫落的原因 一：溶劑揮發，膜層會留下孔洞。 二：鍍層成份相對量變動時，造成結晶缺陷。 （成份由原物料經中間產物至TiO2，比重不斷提高 ，留下結晶缺陷。 ） 三： TiO2粒徑不斷變大，亦會留下結晶缺陷。 四： TiO2粒徑太大，附著力迅速下降。

柒：整體評估 項目 內容 反應型 結晶型 操 作 浸泡次數 可一次完成 3～4次 藥液溫度 愈低愈好 30～40℃ 拉升速度 100（mm/min） 50 （mm/min） 操作環境 低溫低溼 中溫低溼 自動控制 不能 可自動控制 分析頻率 高（2～4Hr∕次） 低（3～6天∕次） 操作條件調整 隨藥液老化調整 不需要調整 換槽頻率 2～4週 半年～一年 成 本 100％ 30～50％ 成 品 質 品質安定性 不佳 良好 品質再現性 膜層吸附性 後製程要求 高 一般 污染防治需求 很高

奈米溶膠加工 V﹒S﹒傳統加工

不同奈米材料之比較