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。
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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。
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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。