奈米材料的比較 忠信科技 陳忠詰.

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1 奈米材料的比較 忠信科技 陳忠詰

2 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。

3 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。

4 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。）

5 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。

6 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）

7 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

8 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）

9 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。

10 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。

11 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

12 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

13 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

14 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。

15 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。

16 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

17 奈米溶膠加工 V﹒S﹒傳統加工

18 不同奈米材料之比較

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