科學與奈米科技的應用 演講者:李學昌老師 資料來源:國立彰化師範大學物理系 林 建 隆 助理教授.

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1 科學與奈米科技的應用 演講者:李學昌老師 資料來源:國立彰化師範大學物理系 林 建 隆 助理教授

2 演講主題 壹、何謂「科學」？ 貳、為何要學習「科學」？ 參、何謂「奈米」科技？ 肆、奈米科技有何用處？ 伍、結論

3 壹、何謂「科學」？ 一.邏輯實證者:只有得到經驗證實的知識,才是科學。
二.巴柏(Popper)主張:只有在邏輯或事實上可能被經驗證明是假的,就是科學。

4 壹、何謂「科學」？ 三.科學知識是客觀的嗎? 四.科學知識是否就是真理?

5 壹、何謂「科學」？ 五.辨別是否符合科學的幾個原則: 1.是否有公認的科學理論體系支持。 2.是否有經由科學方法收集資料的 分析證據。

6 壹、何謂「科學」？ 五.辨別是否符合科學的幾個原則: 3.是否具有可被辯駁的假設。 4.能否遵循邏輯法則。

7 壹、何謂「科學」？ 五.辨別是否符合科學的幾個原則: 5.是否有科學的法則支持。

8 壹、何謂「科學」？ 六.那什麼是”科學”呢? 「科學」是經由科學家們在不 斷對自然界的探索過程中,所 形成的一個知識體系。

9 壹、何謂「科學」？ ** 牛刀小試 ** 請判斷下面是否符合「科學」?請說明之! 1.占星術(如星座說等) 2.八字論命(宿命論)
3.世界被上帝所創造 4.隔空取物 5.宋七力的分身說

10 貳、為何要學習「科學」？ Durant 認為我們必需學習科學的四個理由： 一、科學是我們所處的文化中最偉大的 成就。
二、科學影響了每一個人的生活。

11 貳、為何要學習「科學」？ Durant 認為我們必需學習科學的四個原因： 三、許多公眾政策的決定都包含了科學，
祇有瞭解科學才能對公眾政策有影響 力。 四、科學需要公眾的支援，對科學瞭解越 多，越能支持科學發展。

12 貳、為何要學習「科學」？ 因為同學需要具備基本「科學素養」 能夠觀察現象、提出問題、形成假 設、進行實驗、分析資料，歸納結
論才能藉由科學的方法，解決自身 遭遇的科學問題。

13 貳、為何要學習「科學」？ 何謂「科學素養」？ 科學素養是: 「人們經由科學的學習，所能獲得 知識、能力、態度等各方面智能 的增進」 。

14 貳、為何要學習「科學」？ 科學素養的內涵包括: 「知識認知」、「過程技能」 、 「綜合統整」、「批判創造」 、
「設計製造」、「推理論證」 、 「問題解決」及「傳達溝通」...等 各項智能。

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16 貳、為何要學習「科學」？ Durant 認為惟有具備科學知識，擁有 科學態度並明白科學過程技能、的人才 能算是對科學有所瞭解的人。

17 參、何謂「奈米」科技？ 一. 您曾聽過「奈米」這個名詞 嗎?  可不可以吃？好不好吃？ 和我們吃的“米”有什麼不同呢？

18 參、何謂「奈米」科技？ 奈米(nm)不是一種米，也不是一種技術，奈米的英 文全名是nanometer，「奈」是由「nano」的英文音
的意思，這字根與任何計量或計時單位合用時，即 為十億分之一該單位的意思，奈米也就是十億分之 一米的長度，記為nm。

19 參、何謂「奈米」科技？ 1公尺＝1 米(m)(meter) ＝1000毫米(mm)(milli-meter) ＝ 微米(μm) (micron-meter) ＝ 奈米(nm)(nano-meter) 它與微米（μm）公分(cm)、公尺(m)、公里(km)，同樣是長度的單位。1微米等於10-6公尺，在實際生活中，一粒質地很細的痱子粉，它的直徑就大約是1微米（1μm）。

20 參、何謂「奈米」科技？ 而1個奈米就等於1微米的一千分之一，也就是10-9公尺，也就是十億分之一公尺，差不多是十個氫原子並肩排在一起的長度。你能想像將那麼細的一粒痱子粉再平分成一百份或一千份是什麼情況嗎？姑且不論如何使用這麼小的粉粒，人的視覺在這時已經無法看到它們，必須要藉助於先進的電子顯微鏡了！

21 參、何謂「奈米」科技？ 二.牛頓雜誌曾經以地球作比喻：
1.「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直徑之比； 2.人類頭髮直徑約20~50微米，相當於2~5萬奈米； 3.血液中紅血球的直徑是8微米，相當於8千奈米； 4.「病毒」的直徑約60～250 奈米； 5.你的身高大約有16億奈米。

22 參、何謂「奈米」科技？

23 參、何謂「奈米」科技？

24 參、何謂「奈米」科技？

25 肆、奈米科技有何用處？ 一.自然界的奈米 近二十年來，科學家們發現，當物質 進入奈米(1-100nm)這個尺寸時，其物
理與化學特性就會產生迥然不同的改 變。

26 肆、奈米科技有何用處？ 熔點可能大幅下降、反應性與觸媒特性可能大幅 提升、不導電且易脆的陶瓷材料可能變得既導電
又具延展性、導電金屬的導電度可能下降、油溶 性的藥物可能變成水溶性、不透明的材料可能變 得透明、半導體光電材料的吸光波長會往短波長 偏移等。這些性質的改變，並非由於化學組成改 變所致，純粹是由於結構尺寸的縮小所造成的。

27 肆、奈米科技有何用處？ 大自然是我們的“老師”
而更令人驚奇的是這種現象其實一直存在於自然界中，只是因為肉眼無法看到、無法預測，未被發現。譬如，自然界中最有名例子荷葉效應（Lotus effect），荷葉能出淤泥而不染、水珠不會分散的原因是荷葉表面結構呈現自然的微小奈米級顆粒，讓污泥、水粒子不容易沾附表面。

28 肆、奈米科技有何用處？ 荷葉效應（Lotus effect）

29 肆、奈米科技有何用處？ 出污泥而不染的 -- 蓮花效應

30 表面效應

31 without lotus effect with lotus effect 沒有奈米結構 有奈米結構

32 肆、奈米科技有何用處？ 另天鵝與鴨的羽毛也是一種奈米防水層， 原來鵝毛與鴨毛排列非常整齊，且毛與毛 之間的縫細極小，小到奈米尺寸，所以水
分子無法穿透。

33 肆、奈米科技有何用處？ 保持乾燥的鴨子 鴨子羽毛防水效果

34 肆、奈米科技有何用處？ 另壁虎的腳下足面也具有650萬根奈米級的細毛，才能在牆上行走 能攀岩走壁的 “壁虎神功”

35 肆、奈米科技有何用處？ 足底有 650萬根細毛 (tiny hairs) 每根細毛分成數百根的 tips (直徑~200nm)
一根細毛可支撐 20mg 重量，一百萬根可舉起 20公斤重量 (利用 Stanford 大學的 microscopic force sensor 測量) 利用分子間彼此吸引的凡得瓦爾力與各種物體表面黏著，每平方英寸可支撐 200 磅的重量

36 肆、奈米科技有何用處？ 愛乾淨的海豚 海豚自潔效果 海豚出水 利用氣泡帶走表面的髒東西

37 肆、奈米科技有何用處？ 愛清潔的蜻蜓 蜻蜓自潔羽翼 蜻蜓

38 肆、奈米科技有何用處？ 永遠記得回家的路 – 海龜 (生物磁性)

39 肆、奈米科技有何用處？ 二. 奈米材料的應用 奈米科技乃由小作大。而且被公認為21 世紀最重要的產業之一。從民生消費性
奈米科技有別於傳統由大縮小的製程， 奈米科技乃由小作大。而且被公認為21 世紀最重要的產業之一。從民生消費性 產業到尖端的高科技領域，都能找到與 奈米科技相關的應用。

40 奈米材料蓮花效應(Lotus Effect)的應用
傳統建築 塗有蓮花效應之漆 下雨前 下雨後 沾滿灰塵之水珠

41 肆、奈米科技有何用處？

42 肆、奈米科技有何用處？ 奈米膠帶 (無黏結劑，不沾粘且可長期使用)

43 Cosmetic Products that include Showa Denko’s APM and Maxlight
肆、奈米科技有何用處？ 資料來源： http：// 日本 Showa Denko K.K. (SDK) Maxlight FTS：TiO2 , 30nm, 表面有 SiO2 薄膜， 主要阻擋 UV-B 區域 ( nm)， 提供高 SPF (sunprotection factor)， 高透明性 Maxlight ZS：ZnO , 20nm, 表面有 SiO2 薄膜， 主要阻擋 UV-A 區域 ( nm )， 高透明性 Maxlight FTS 和 Maxlight ZS 同時使用，可阻擋所有之 UV 光 市場： 預估銷售量四年內可達日幣10億元/年 Cosmetic Products that include Showa Denko’s APM and Maxlight

44 肆、奈米科技有何用處？ 不沾粘的湯匙

45 肆、奈米科技有何用處？ 不漏氣的容器

46 肆、奈米科技有何用處？ 永保清潔奈米布 奈米領帶

47 肆、奈米科技有何用處？ 永保豔麗色彩的奈米顏料 -- 噴墨墨水 曝光後 印刷完成之時 商品染料 工研院奈米顏料

48 肆、奈米科技有何用處？ 電子書 與 超容量光碟片

49 肆、奈米科技有何用處？ 光觸媒健康環保扇 結合具殺菌和淨化空氣效果之燈管和電扇，開發新產品

50 肆、奈米科技有何用處？ 未來的奈米碳管太空電梯

51 肆、奈米科技有何用處？ 未來的奈米潛蜓

52 肆、奈米科技有何用處？ 未來的奈米機械

53 錯過這一波奈米科技 你將成為新世紀的原始人!!
伍、結論 錯過這一波奈米科技 你將成為新世紀的原始人!!

54 敬請批評指教 謝 謝 您 !