8 - 3 先進材 料
範例 4 導電塑膠──聚乙 炔
(6) 聚乙炔高分子為何能導電,請說明。
【日大】
範例 4 導電塑膠──聚乙
炔
(1) 加成聚合物
(2) CaC2(s) + 2H2O() → Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)
(3)
(4)
或
加成
聚合
【日大】
範例 4 導電塑膠──聚乙
炔
(5)
(6) 在聚乙炔高分子中,共軛雙鍵會因共振而形成 非定域的 電子,此非定域 電子可在高分子 內自由移動而導電。
【日大】
範例 4 導電塑膠──聚乙
炔
(B) 以鈉還原聚乙炔而形成 n- 摻雜。
類題 1
聚乙炔具有類似半導體的導電性,而半導體可藉由摻雜 以提升其導電性,聚乙炔亦具有此特性。請問將聚乙炔 摻雜下列何種物質後,會具有類似 n 型半導體的特性
?
(A) NaCl (B) Na (C) I2 (D) Cl2 (E) Si 。
(B)
8-3 先進材料
(配合翰版課本 P.158 ~ P.162 ;講義 P.157 )
四、奈米尺度與奈米技術
1. 定義:
(1) 奈米( nm )是一種長度單位
1 nm = 10 - 9 m = 10 - 7 cm = 10 (埃)
(2) 物質在長、寬、高三個方向中,至少有一個尺度 在 1 ~ 100 nm 間的材料稱為奈米材料;傳統 尺寸較大的材料,稱為塊材。
A
8-3 先進材料
(3) 常見物質尺度關係:
尺寸( n
m ) 物質尺度 例 子
0.1 ~ 1.0 原子與分子 He 、 H2O 、 C6H12O6 1.0 ~ 100 奈米 DNA 、奈米碳管、 C60
100 ~
10000 微米 紅血球、毛髮、塵蟎
> 10000 塊材 螞蟻、碳粉、鑽石
8-3 先進材料
2. 奈米材料的特性:
(1) 比表面積大:當物質的顆粒變小,單位體積的表 面積(稱為比表面積)就會變大,到奈米尺度時,
比表面積就變得更大。此時,奈米材料表面的原 子數目占材料總原子數的比例較塊材大很多。
(2) 物理及化學性質改變:奈米材料的性質,如熔點、
磁性、電性、化學活性等,均與塊材差異很大。
8-3 先進材料
:鋁由穩定材料變成極易燃燒的奈米鋁;金的 正常熔點為 1063 ℃ , 2 nm 的奈米金熔點 低於 400 ℃ ;矽由半導體變成導體的奈米 矽;奈米結晶的陶瓷材料比一般陶瓷具有較 大的延性及展性。
8-3 先進材料
3. 奈米金:
(1) 製法:將金溶解於王水中,生成四氯金酸
( H[AuCl4] ),再以不同濃度的檸檬酸鈉
( C6H5O7Na3 )還原,即可製得不同尺度的奈米 金膠體溶液。
Au + HNO3 + 4HCl → H[AuCl4] + NO + 2H2O (2) 性質與應用:
① 具有良好的生物相容性,易與蛋白質結合,可 羧羧 羧 羧 羧 羧
作為藥物的載體,治療類風性關節炎。
自然期刊專訪 林政鞍臺灣第一人
8-3 先進材料
② 能作為催化劑,加速一氧化碳氧化成二氧化 碳,可製成防毒面具,防止一氧化碳中毒。
4. 奈米銀:
(1) 特性:由於奈米銀表面的銀原子在溶液或空氣中 易失去電子,因此在奈米銀表面含有高比例的銀 離子,而釋出的銀離子可穿透細菌的細胞膜,進 入細菌體內與酶蛋白上硫醇基(- SH )的硫鍵 結,進而抑制細菌 DNA 和 RNA 的複製。
8-3 先進材料
(2) 用途:運用銀離子殺菌不會造成細菌的抗藥性,
因此,奈米銀普遍用來作為抗菌製品。
:奈米銀口罩、奈米銀繃帶、奈米銀襪子、奈 米銀內衣等。
5. 奈米材料的危害:
(1) 奈米粒子能進出細胞膜,可能對細胞造成影響。
(2) 奈米材料若長時間、廣泛地被使用,對於環境與 生物體的衝擊,將無法預料。
水活力奈米銀絲 Ag+ 活性抑菌日常生活用品
下列有關奈米材料的敘述,何者正確?
(A) 奈米材料為在長、寬、高三個方向的長度都在 1 ~ 100 nm 之間的材料 (B) 奈米材料的總表面積變大,一 般都比塊材具有更高的化學反應性 (C) 奈米級金粒子 不同於金塊材,可將 CO 催化成 CO2 ,所以可製成火 場逃生使用之防煙面罩 (D) 奈米碳管可視為如同鑽石 的立體結構 (E) 紅外光是激發二氧化鈦光觸媒最合適 的光源。