奈米科技與實務應用之簡介 - 國立沙鹿高工

奈 米 科 技 與 實 務 應 用 之 簡 介主 講 人 : 許 榮 木 博 士工 研 院 材 化 所研 究 員中 華 民 國 九 十 五 年 十 一 月 二 十 七 日1

奈 米 尺 寸 的 定 義奈 米 ( nanometer: nm 即 10 -9 米 ), 為 長 度 的 單 位 !2

奈 米 尺 寸 的 定 義將 地 球 做 連 續 9 次 之 十 等 份 切 割 , 可 得 直 徑 約 1.2cm 的 硬 幣1m/10 9 = 1 x 10 -9 m= 1 nm3

奈 米 科 學 主 要 在 [200 nm,1 nm] 間 , 研 究 並 對原 子 與 分 子 進 行 合 成 、 操 縱 和 加 工 的 技 術 。即 在 1 ~ 200 nm 尺 寸 的 細 小 結 構 下 , 對 原 子 、分 子 與 分 子 團 之 探 討 了 解 , 期 望 產 生 新 的 材 料、 設 備 與 系 統 , 具 有 新 的 性 質 與 功 能 。4

神 聖 與 莊 嚴 的 蓮 花5

蓮 葉 表 面 微 細 胞 與 奈 米 蠟 結 晶 顆 粒 , 造 成 水 滴 的 滾 動 拒 水 效 應 !蓮 花 效 應 (Lotus-effect)蓮 花 效 應 意 指 蓮 葉 表 面 具 有 超 疏 水 與 自 潔 的 特 性 , 鑑於 蓮 葉 具 有 疏 水 與 不 吸 水 的 表 面 , 雨 水 因 表 面 張 力 形成 水 珠 , 意 即 、 水 與 葉 面 的 接 觸 角 會 大 於 140 度 以 上, 葉 面 稍 微 傾 斜 , 即 可 造 成 水 珠 滾 離 葉 面 。6

無 蓮 花 效 應 之 葉 片 , 易 沾 污 特 性具 蓮 花 效 應 之 葉 片 , 具 自 潔 效 應7

潑 水 於 蓮 花 葉 之 神 奇 效 應 !8

水 性 黏 膠 無 法 附 著 於 蓮 葉 表 面 , 最 終 滾 落 於 葉 下9

水 滴 滾 動 吸 附 顆 粒 ( 灰 塵 ), 達 到 自 潔 目 的10

甚 至 油 性 染 料 的 污 染 , 可 藉 由 少 許 水 加 入 達 到 清 洗 目 的神 奇 的 蓮 花 效 應 !11

奈 米 複 材 之 基 本 定 義何 謂 複 材 : 即 複 合 材 料 、 二 種 成 份 以 上 組 成 之 材 料 稱 為 複 材 !例 如 : 基 材 聚 醯 亞 胺 (PI) 與 填 加 物 黏 土 (Clay) 組 成 材 料 ,稱 為 聚 醯 亞 胺 / 黏 土 複 材 。何 謂 奈 米 複 材 : 填 加 物 顆 粒 的 尺 寸 均

奈 米 複 材 之 光 學 基 本 特 性奈 米 填 加 物 添 加 入 後 , 不 影 響 原 基 材 之 透 明 程 度 ; 即 原 基 材 若為 透 明 , 則 加 入 奈 米 填 加 物 亦 維 持 其 原 透 明 性 , 若 即 原 基 材 若為 不 透 明 , 則 加 入 奈 米 填 加 物 亦 呈 現 不 透 明 之 性 質 。傳 統 微 米 等 級 顆 粒 填 加 於 透 明 基 材 , 則 造 成 不 透 明 之 複 材 產品 。13

奈 米 複 材 之 光 學 基 本 特 性(A)(B)圖 聚 醯 亞 胺 / 二 氧 化 矽 複 材 薄 膜 透 光 性 之 比 較 圖 片 (A) 微米 等 級 二 氧 化 矽 以 總 固 含 量 5% 添 加 與 (B) 化 學 改 質 奈 米 等級 二 氧 化 矽 以 總 固 含 量 5% 填 加14

粒 子 分 散 優 劣 程 度 之 物 理 定 義優可 達 奈 米 尺 寸 分 散 之 要 求臨 界 區 域無 法 達 到 奈 米 分 散 之 要 求劣15

近 二 十 年 來 , 多 種 以 物 理 或 化 學 方 式 合 成 奈 米 粉 的技 術 已 陸 續 被 發 展 出 來 , 例 如 氣 相 凝 結 (gas phasecondensation; GPC)、 液 相 化 學 析 出 (liquid phasechemical precipitation)、 溶 膠 凝 膠 (sol-gel)、水 熱 (hydrothermal)、 汽 相 化 學 反 應 (vapor phasechemical reaction), 噴 霧 熱 化 學 轉 換 (SprayConversion Process; SCP) 等 技 術 。 相 較 物 理 法 之高 溫 乾 製 程 , 化 學 法 則 是 利 用 溼 製 程 , 一 般 而 言 、製 造 的 粉 體 之 結 晶 性 與 純 度 較 較 差 , 容 易 凝 聚 結 團而 不 易 分 散 。 但 不 論 是 物 理 或 化 學 法 共 同 之 挑 戰 是如 何 能 低 成 本 量 產 , 並 能 針 對 不 同 應 用 , 精 確 控 制奈 米 粉 體 之 物 理 及 化 學 性 質 。16

國 際 上 、 以 低 生 產 成 本 量 產 奈 米 氧 化 物 粉 體 之 主 要 工 業技 術 , 大 致 分 為 液 相 化 學 析 出 反 應 法 及 以 電 漿 或 火 焰 作為 熱 源 之 氣 相 反 應 凝 結 法 。火 焰 法 製 造 SiO 2 奈 米 粉 體 之 示 意 圖分 散 技 術 、 決 定 奈 米 科 技 成 功 之 關 鍵17

國 立 清 華 大 學 化 工 系 馬 振 基 教 授 於 40 期 化 工 雜 誌( 化 工 資 訊 與 商 情 ;2006 年 10 月 發 行 ) 曾 明 確 指 出, 國 內 高 分 子 奈 米 材 料 的 發 展 趨 勢 與 產 業 現 況 , 其關 鍵 技 術 為 如 何 使 奈 米 粒 子 均 勻 分 散 (Dispersion)? 缺 乏 分 散 技 術 , 通 常 是 奈 米 材 料 開 發 失 敗 所 在, 了 解 與 掌 握 分 子 間 與 分 子 內 部 的 交 互 作 用 力 , 可堂 皇 登 入 奈 米 材 料 的 奧 秘 世 界 。18

杜 邦 公 司 奈 米 工 程 與 製 造 程 序合 成 、 尺 寸 縮 小 、 表 面 處 理 、 分 散 、 混 入 、 塗 佈 、 封 裝資 料 來 源 :2003 日 本 奈 米 科 技 展19

粒 子 的 基 本 特 性傳 統 而 言 、 粒 子 的 尺 寸 越 小 , 則 粒 子 間 吸 引 能 量 越 強 , 即 粒子 的 聚 集 效 應 越 大 ; 故 無 經 過 有 效 表 面 改 質 粒 子 , 即 使 以 高效 率 的 研 磨 機 長 時 間 分 散 , 所 得 的 效 果 僅 短 暫 粉 碎 分 散 , 瞬間 即 自 行 再 行 聚 集 與 團 聚 作 用 。試 想 食 品 粒 子 顆 粒 , 若 非 經 過 真 正 表 面 改 質 , 何 來 顆 粒 呈 現奈 米 尺 寸 之 分 散 狀 態 ?20

應 用 在 食 品 的 奈 米 技 術 , 如 奈 米 智 慧 型 選 擇 反 應 、 奈 米 偵測 與 訊 號 應 答 、 奈 米 微 生 物 與 生 化 改 變 、 奈 米 抗 微 生 物 技術 , 現 今 就 技 術 成 熟 度 與 實 際 應 用 而 言 , 尚 有 一 段 距 離 努力 ; 目 前 於 實 驗 室 驗 證 與 商 業 的 量 產 可 行 性 , 僅 有 Nylon-6/ 黏 土 與 PET/ 黏 土 二 項 奈 米 技 術 , 可 真 正 應 用 於 食 品 包 裝((1) Brody, A. L. Food Technology 2003, 57(12), 52. (2) Brody, A. L. Food Technology2006, 60(3), 92.), 主 要 是 製 成 食 品 容 器 , 增 加 容 器 對 氣 體 的 穿透 的 途 徑 , 可 降 低 容 器 之 透 氣 性 與 透 水 氣 , 增 加 食 品 內 裝物 的 保 存 期 限 。本 人 於 民 國 91 年 , 為 台 灣 業 界 首 位 將 聚 醯 亞 胺 / 黏 土 , 合 成 並 加 工量 產 製 成 整 卷 奈 米 PI 複 材 塑 膠 膜 , 此 奈 米 合 成 技 術 與 PET/ 黏 土 奈米 技 術 相 似 雷 同 。21

高 分 子 / 黏 土 奈 米 複 材 之 製 備 機 制插 入剝 離資 料 來 源 : Tsung-Yen Tsai et al., Advanced Materials, v 17, n 14, Jul 18, 200522

增 加 氣 體 或 水 蒸 氣 穿 透 之 曲 線 途 徑 , 可 增 加 食品 內 裝 物 (PET/ 黏 土 奈 米 複 材 容 器 ) 的 保 存 期 限資 料 來 源 : Tong Wan et al., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 94, 200423

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 之 步 驟黏 土-Na +蒙 脫 土 ( 黏 土 ) 之 結 構 表 示例 如 : 蒙 脫 土 黏 土 之 陽 離 子 交 換 當 量 (Cationic Exchange Capacity: CEC ) 為 119 meq/100 g100 g 蒙 脫 土 黏 土 投 入 反 應 槽 , 其 中 含 0.119 mole 之 鈉 離 子 , 加 入 約 500g 之 去 離 子 水 , 確 保液 面 蓋 過 蒙 脫 土 , 加 入 2 x 0.119 mole 之 HNO 3 進 行 陽 離 子 交 換 , 再 加 入 0.119 mole 二 胺 單體 , 進 行 有 機 化 改 質 之 化 學 反 應 , 所 有 反 應 皆 在 約 95℃/3hr 並 施 以 攪 拌 : 最 後 收 鍋 並 過 濾再 以 約 500g 的 去 離 子 水 進 行 純 化 處 理 ( 共 進 行 三 次 , 攪 拌 過 程 中 施 以 95℃ 之 加 熱 )黏 土-Na ++ HNO 3 黏 土-H ++ NaNO 3黏 土-H ++ H 2 N-R-NH 2黏 土- + H3 N-R-NH 2二 胺 單 體24

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 乾 燥 之 步 驟將 上 述 洗 淨 純 化 三 次 之 有 機 改 質 黏 土 , 置 入 烘 箱 以 105℃ 隔 夜烘 烤 , 獲 得 硬 塊 結 構 之 有 機 改 質 黏 土 。25

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 粉 碎 之 步 驟將 硬 塊 結 構 之 有 機 改 質 黏 土 , 置 入 粉 碎 機 ( 如 中 藥 行 之 珍 珠 磨粉 機 ), 加 裝 安 全 保 護 設 施 與 定 時 啟 動 裝 置 , 進 行 隔 夜 與 均 勻的 粉 碎 加 工 ; 最 後 以 濾 網 過 濾 大 塊 顆 粒 , 再 進 行 一 次 粉 碎 加 工, 隨 即 獲 得 粉 碎 均 勻 之 有 機 改 質 黏 土 。26

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 於 有 機 溶 劑 分 散 之 步 驟即 濕 式 研 磨 加 工高 科 技 濕 式 研 磨 的 始 祖 : 老 祖 母 的 石 磨27

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 於 有 機 溶 劑 分 散 之 步 驟即 濕 式 研 磨 加 工將 配 方 比 例 之 粉 碎 有 機 改 質 黏 土 , 以 配 方 硬 化 成 型 後 之 總 固 含 量為 基 準 , 一 般 添 加

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 於 有 機 溶 劑 分 散 之 步 驟即 濕 式 研 磨 加 工將 配 方 比 例 之 粉 碎 有 機 改 質 黏 土 , 以 配 方 硬 化 成 型 後 之 總 固 含 量為 基 準 , 一 般 添 加

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 於 有 機 溶 劑 分 散 之 步 驟即 濕 式 研 磨 加 工將 配 方 比 例 之 粉 碎 有 機 改 質 黏 土 , 以 配 方 硬 化 成 型 後 之 總 固 含 量為 基 準 , 一 般 添 加

有 機 改 質 黏 土 (Organoclay) 於 有 機 溶 劑 分 散 之 步 驟即 濕 式 研 磨 加 工將 配 方 比 例 之 粉 碎 有 機 改 質 黏 土 , 以 配 方 硬 化 成 型 後 之 總 固 含 量為 基 準 , 一 般 添 加

聚 醯 亞 胺 酸 / 奈 米 黏 土 複 材 塗 料 的 製 備以 總 固 含 量 為 15% 之 設 計 前 提 下 , 將 配 方 比 例 設 計 、 粒 徑

聚 醯 亞 胺 / 奈 米 黏 土 薄 膜 複 材 塗 料 的 製 備二 層 電 路 軟 板 (PI/Cu)以 精 密 塗 佈 機 將 聚 醯 亞 胺 酸 (Poly amic acid), 塗 佈 於 銅 箔 上 ,經 多 段 烘 箱 的 預 烤 與 乾 燥 , 即 得 成 卷 之 二 層 電 路 軟 板 半 成 品 ; 最 後再 將 此 成 卷 之 二 層 電 路 軟 板 半 成 品 置 入 N 2 烘 箱 , 以 約 370℃ 的 高 溫環 化 約 5 hr, 最 後 獲 得 聚 醯 亞 胺 / 奈 米 黏 土 、 二 層 電 路 軟 板 產 品 。精 密 塗 佈 操 作 圖 示技 術 產 出1、 許 榮 木 、 黎 伯 謙 、 夏 國 雄 、 林 輔 樂 、 李 建 輝 .,“ 二 層 電 路 軟 板 高 效 率 製 程 方 法 ",Republic of China Pat., 中 華 民 國 專 利 No.00567740.2、 许 荣 木 、 黎 伯 谦 、 夏 国 雄 、 林 辅 乐 、 李 建 辉 .,“ 二 层 电 路 软 板 的 高 效 率 制 程 方 法 ",Republic of People Pat., 中 華 人 共 和 國 專 利 CN01136344.433

二 層 電 路 軟 板 與 三 層 電 路 軟 板 之 簡 介二 層 電 路 軟 板 與 三 層 電 路 板 之 示 意 圖34

電 路 軟 板 的 應 用 簡 介35

聚 醯 亞 胺 / 奈 米 黏 土 薄 膜 複 材 、 二 層 電 路 軟 板 之 優 點1、 優 異 尺 寸 安 定 性2、 優 異 的 耐 熱 性3、 較 佳 的 平 整 性4、 較 高 的 產 率 與 良 率5、 適 用 於 細 線 路 之 製 備36

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討粉 體 化 學 表 面 改 質 之 肇 因奈 米 複 材 中 的 高 分 子 有 機 相 , 與 粉 體 無 機 物 因 相 容 性 差 , 形成 高 分 子 奈 米 複 材 中 易 造 成 巨 相 分 離 , 而 此 巨 相 分 離 之 界 面, 則 是 複 材 受 力 後 斷 裂 面 的 起 始 點 , 無 法 表 現 奈 米 粉 體 於 複材 中 應 有 的 優 異 機 械 性 質 , 與 耐 熱 性 質 ; 故 需 對 奈 米 粉 體 進行 表 面 化 學 改 質 , 除 了 賦 予 無 機 粉 體 部 份 有 機 相 外 , 並 給 與無 機 奈 米 粉 體 有 反 應 官 能 基 , 可 與 未 來 投 入 的 高 分 子 基 材 進行 化 學 反 應 結 合 , 促 成 奈 米 粉 體 均 勻 分 佈 於 高 分 子 基 材 , 並以 化 學 鍵 結 方 式 , 形 成 高 分 子 奈 米 複 材 , 充 分 發 揮 粉 體 之 奈米 特 性 。37

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討SiO 2 奈 米 粉 體 廠 牌 :degussa AEROSIL ® 200Properties Unit Typical ValueSpecific surface area (BET) m 2 /g 200 ± 25Average primary particle size nm 12Tapped density g/l Approx. 50Moisture*wt % ≦1.52 hr at 105 o CIgnition loss, 2 hr at 1000 o C, wt % ≦1.0based on material dried for 2 hrat 105 o CpH3.7 ~ 4.7in 4% dispersionSiO 2 -contentbased on ignited materialwt % ≧99.8Data obtained from COA of degussa.38

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討OCH2CH3CH2=CH-Si-OCH2CH3OCH2CH3溶 解 參 數 計 算 值 : 7.8 cal 1/2 /cm 3/2A151: 偶 合 劑 (coupling agent)尋 求 改 質 後 最 佳 純 化 溶 劑CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3溶 解 參 數 查 表 值 : 7.8 cal 1/2 /cm 3/2 (bp: 69 o C)HexaneHexane 為 最 佳 溶 劑 之 選 擇 、 作 為 改 質 後 , 萃 取 未 反 應 A151 與 A151-A151 聚 縮合 物 , 獲 得 表 面 改 質 且 帶 有 Vinyl functionality (CH 2 =C-) 之 Silica 產 物 。39

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討奈 米 SiO 2 粉 體 表 面 活 化 之 機 制 圖 示HOSiO 2OH+CH 3CH 2OCH 3CH 2OCH 3CH 2OCACH=CH 2奈 米 SiO 2粉 體: 表 示 反 應 活 性 官 能 基Couple Agent- n C 2H 5OH(Stripped off Ethanol)SiO 2O CA CH=CH 2Couple Agent 活 化 之 奈 米 SiO 2粉 體40

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討SiO 2HO奈 米 SiO 2粉 體OH1089 cm -1 : Si-O-Si network vibration3400 cm -1 : Si-OH, O-H bonding stretching+: 表 示 反 應 活 性 官 能 基CH 3CH 2OCH 3CH 2O CA CH=CH 2CH 3CH 2OA151 Couple Agent2975 cm -1 : CH 3 stretching vibration544, 470 cm -1 : CH 3 -CH 2 deformation vibration2975 cm -1 : =CH 2 symmetric stretching vibration- n C 2H 5OH(Stripped off Ethanol)SiO 2O CA CH=CH 2Couple Agent 表 面 改 質 具 反 應 官 能 基 之 奈 米 SiO 2粉 體反 應 後 消 失 官 能 基3400 cm -1 : Si-OH, O-H bonding stretching2975 cm -1 : CH 3stretching vibration1390 cm -1 : C-CH 3, C-H asymmetric deformation vibration544, 470 cm -1 : CH 3-CH 2deformation vibration反 應 後 存 在 官 能 基1089 cm -1 : Si-O-Si network vibration2975 cm -1 : =CH 2symmetric stretching vibration41

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討200544, 470 (C-C deformation vibration)Silica Modified with A1512975 (=CH2 symmetric stretching vibration)A-151 (Coupling Agent)Transmittance1501001390 (C-CH 3, C-H asymmetric deformation vibration)2975 (=CH 2symmetric stretching vibration)Silica1630 (Si-OH, O-H bond stretching)3400 (Si-OH, O-H bond stretching)4705445004000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500Wavenumber (cm -1 )1089 (Si-O-Si network vibration)Figure FTIR spectra of neat silica, coupling agent A151 and A151 organic-modified silica. 42

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討1009591.52 %SilicaA90BWeight (%)858087.75 %Silica Modified with A151 Coupling Agent7570Organic moiety of modified silica is about 4.12 % obtained from theoretical calculation.65100 200 300 400 500 600 700 800Temperature ( o C)圖 TGA 圖 譜 (A) 未 改 質 二 氧 化 矽 奈 米 粉 體 與 (B) 改 質 後 帶 有 vinyl functionality 之 二氧 化 矽 奈 米 粉 體 ;10 o C/min 昇 溫 速 率 , N 2 ambient43

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 溶 解 度 差 異 性 之 比 較BMI/BTA/GBL; SC Total : 20%, SC Silica : 2%, SC MBMI : 18%44

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 溶 解 度 差 異 性 之 比 較BMI/BTA/GBL; SC Total : 20%, SC Silica : 4%, SC MBMI : 16%45

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 溶 解 度 差 異 性 之 比 較BMI/BTA/GBL; SC Total : 20%, SC Silica : 6%, SC MBMI : 14%46

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 溶 解 度 差 異 性 之 比 較BMI/BTA/GBL; SC Total : 20%, SC Silica : 8%, SC MBMI : 12%47

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 溶 解 度 差 異 性 之 比 較BMI/BTA/GBL; SC Total : 20%, SC Silica : 10%, SC MBMI : 10%48

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 、 與 BMI/BTA/GBL 硬 化 成 膜 顆 粒 尺 寸 差 異 性 之 比 較硬 化 條 件 :205 o C/30 min, 250 o C/30 min100 nm100 nm改 質 前 :SC Silica: 10 %表 面 顆 粒 較 為 粗 糙 、 且 尺 寸 >100 nm改 質 後 :SC Silica: 10 %表 面 顆 粒 較 為 細 緻 、 且 尺 寸

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 、 與 BMI/BTA/GBL 硬 化 成 膜 顆 粒 尺 寸 差 異 性 之 比 較硬 化 條 件 :205 o C/30 min, 250 o C/30 min100 nm100 nm改 質 前 :SC Silica: 20 %表 面 顆 粒 較 為 粗 糙 、 且 尺 寸 >300 nm改 質 後 :SC Silica: 20 %表 面 顆 粒 較 為 細 緻 、 且 尺 寸

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討改 質 前 後 、 與 BMI/BTA/GBL 硬 化 成 膜 顆 粒 尺 寸 差 異 性 之 比 較硬 化 條 件 :205 o C/30 min, 250 o C/30 min無 法 加 工 成 膜100 nm改 質 前 :SC Silica: 30 % 改 質 後 :SC Silica: 30 %表 面 顆 粒 尺 寸

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討BTA 改 質 BMI 與 活 化 奈 米 SiO 2 粉 體 之 機 制 圖 示OOOOnNRNn-+..NRN. .-+OOBismaleimide(BMI)OOModified-BMI+ +ONHSiO 2OCA CH=CH 2ONHO(BTA: Initiator)SiO 2O.. - +CA CH-CH 2Couple Agent 活 化 之 奈 米 SiO 2粉 體BTA 啟 始 改 質 之 活 化 奈 米 SiO 2粉 體53

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討奈 米 SiO 2 粉 體 與 BMI 導 入 PI 基 材 、 形 成 奈 米 複 材 之 機 制 圖 示O ONH C[ C NH R' ]HOOCRCOOHPoly(amic acid)Precursor of PIn..OO--+ N R N +++OOModified-BMI..SiO 2O.. - +CA CH-CH 2BTA 啟 始 改 質 之 活 化 奈 米 SiO 2粉 體Thermal Imidization(- H 2O)Semi-IPN Structure Contained Nano-SiO 2Powder54

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討Denotaions of Semi-IPN Structure Contained Nano-SiO 2Powder: PI Backbone: 3D Thermoset BMI End-capped with Nano SiO 2 PowderCAOSiO 2CAOSiO 2ONOOCCN R[ N R' ]COCO OnOONRN.-.+-+..OO-+OO..OONNOORRNOO.. - + OOO - .... -N R N+R NOOOOO O.. -N R N+N OOOO. .. -O N R N++.. ++ OO..-OONNRRNNOOOOCAOSiO 2CAOSiO 255

對 商 業 奈 米 粉 體 進 行 化 學 表 面 改 質 , 投 入 高 分 子 基 材 的 實 例 探 討相 關 技 術 產 出1、 許 榮 木 ,「 奈 米 粉 體 改 質 、 分 散 、 流 變 與 奈 米 複 材 製 備 之 探 討 」;工 業 材 料 ,2005 年 11 月 227 期 ,pp. 100 ~ 111.2、 許 榮 木 、 林 志 銘 、 蕭 仁 雄 、 周 文 賢 、 余 景 文 ;“ 具 有 機 反 應 官 能 基 二 氧 化 矽奈 米 顆 粒 與 聚 亞 醯 胺 形 成 奈 米 混 成 複 材 之 製 備 方 法 (A Preparation Methodof Nano-hybrid Polyimide Composite Containing Nano-silica withOrganic functionality)", Republic of China Pat., in Pending(2006).3、Heng-Lei Su, Jung-Mu Hsu, Jing-Pin Pan, and Chorng-Shyan Chern,“Silica Nanoparticles Modified with Vinyltriethoxy Silane andTheir Copolymerization with N,N'-Bismaleimide-4,4'-diphenylmethane “, J. Appl. Polym. Sci., in Printing (2006).56

無 限 的 奈 米 商 機奈 米 科 技 21 世 紀 主 導 之 新 產 業 革 命 , 奈 米 科 技 是 跨 領 域 交 集發 展 之 綜 合 科 技 ; 根 據 美 國 國 家 科 學 基 金 會 預 估 2010~2015 年10,120 億 美 元 市 場 規 模 中 , 奈 米 材 料 佔 有 43.5% 市 場 規 模 ; 同樣 依 據 日 立 總 研 估 計 ,2010 年 奈 米 技 術 市 場 約 佔 有 1,329,215億 日 圓 。57

資 料 來 源 :2003 日 本 奈 米 科 技 展日 本 科 技 發 展 新 策 略 : 由 奈 米 科 學 至 奈 米 科 技I. 奈 米 整 合 加 速 策 略 之 計 畫II. 人 類 新 資 源 的 開 發III. 奈 米 市 場 環 境 的 開 發58

奈 米 科 技 具 有 全 球 性 、 廣 泛 性 與 持 續 性 社 會 科 技 的 文 明 之 意 涵資 料 來 源 :2003 日 本 奈 米 科 技 展59

新世代產品:每年一兆美元產值廣泛的社會潛在科技價值(2010 ~ 2015)廣 泛 的 社 會 潛 在 科 技 價 值全 球 需 要 貳 佰 萬 奈 米 專 才增 進 人 類 健 康全 方 位 的 科 技 貢 獻 : 農 業 、 食 物 、 水 、 能 源 、 材 料 與 環 保資 料 來 源 :2003 日 本 奈 米 科 技 展60

國 際 奈 米 科 技 研 發 策 略提 昇 人 類 科 技 文 明各 國 廣 泛 地 投 入 奈 米 科 技 研 發 時 程 表 ( 臺 灣 2002、 九 月 啟 動 )資 料 來 源 :2003 日 本 奈 米 科 技 展61

奈 米 科 技 對 未 來 人 類 的 影 響 效 應一 、 當 今 人 造 材 料 的 全 面 革 新二 、 新 穎 人 造 材 料 的 誕 生三 、 視 為 二 十 一 世 紀 科 學 工 程 之 戰 略 性 科 技62

台 灣 投 入 奈 米 科 技 的 理 由奈 米 尺 度 材 料 特 性 之 掌 控 新 的 商 業 應 用 產 業 科 技 革 命躬 逢 其 時 、 搭 上 奈 米 列 車 , 台 灣 於 全 球 佔 科 技 與 經 濟 一 席 之 地 !尤 需 技 職 體 系 之 種 子 教 師 的 無 限 付 出 , 為 國 培 育 科 技 人 才 !進 展 神 速 之 奈 米 科 技 : 今 日 不 做 、 明 日 落 後 !63

美 國 奈 米 科 技 教 育 與 訓 練 概 況研 究 與 教 育 的 整 合 : 達 到 每 一 個 實 驗 室 皆 能 奈 米 學 習課 程 發 展 : 新 的 奈 米 課 程 安 排 , 做 到 從 小 終 身 學 習奈 米 遠 距 教 學 的 建 立國 際 奈 米 教 育 的 交 流 : 年 輕 研 究 員 遠 赴 國 外 的 學 術 交 流資 料 來 源 :2003 日 本 奈 米 科 技 展64

為 何 邁 向 奈 米 世 界 ? 天 地 智 慧 趨 動 力 !小 型 化 為 奈 米 科 技 主 要 方 向 !更 重 要 與 急 迫 的 利 基 改 善* 新 穎 性 質 / 現 象 / 製 程* 自 然 與 人 類 智 慧 的 整 合* 最 具 效 率 的 尺 寸 製 造* 卓 越 之 科 學 整 合 效 率65

敬 畏 天 地 !智 慧 開 始 !科 技 無 窮 !財 源 廣 進 !66

簡 報 完 畢 !恭 請 指 導 !67