第一章、 緒論
1.1 研究目的與動機
放眼望去，奈米已成為提高產品身價的重要形容詞，似乎只要是 奈米級的各種產品，就會有好品質，當然價錢也會變高，重要的是，
消費者依然願意花較高的費用換取較好的品質，例如: 奈米光粉底就 比一般粉底貴一至二倍，卻廣受女性消費者的喜愛，其受歡迎的原因 是奈米光粉底的粒子十分微小，可以將粗大毛孔完全填滿，讓臉蛋呈 現光滑透徹，這是就經濟而言 ; 對於醫療上的研究，也有極大的貢獻 跟期待，例如: 利用奈米載體的投藥標識，期望在未來的日子裡，藥 物可以只均勻分布於患部，而不是靠服藥的方式，造成高劑量藥物均 勻分佈於全身，可將服藥的副作用降到最低 ; 當然，也有運用在安全 上的實例，如: 奈米防爆隔熱紙，因為能與玻璃完全緊密地接合，可 使駕駛人發生車禍時，不被碎玻璃噴刺到，將傷害降到最低 ; 奈米科 技的開發與應用，確實替現在的科技產業帶來無限商機。
還有工業上的研究，隨著精密加工技術的不斷進步，微小化、
輕量化已成為趨勢。在此趨勢下奈米科技倍受矚目，因為奈米科技符 合現今工業上的自動化、微小化、降低成本、降低時程等要求。因此 全世界幾乎都在奈米科技上展開相關研究，也因為其創造性與影響力 十分廣泛，奈米科技成為 21 世紀的革命性產業，將使人類生活發生 劇變的科技技術，不僅在現有的科學與技術領域創造出新事物的可能 性，更打破過往的應用限制。
當全世界將大量資金投入奈米科技研究的同時，奈米尺度物質的 製備與量測就成為最重要的關鍵，但人類對於奈米科技還在摸索中，
無論是製作或測量上都得花費大量的時間和金錢，對於奈米科技研發 過程中會浪費許多資源。所以期望運用電腦模擬使奈米科技研發過程 變的有效率且節省資金。
當電腦模擬技術的概念逐漸形成，就會被廣泛使用在各個領域。
近年來常見的模擬有實體模擬、流場模擬、噴嘴模擬、模流分析模擬 等，這些模擬技術都是為了降低研發成本。
其中,噴墨列印技術能夠以低成本、快速、高精確的定量微液滴體 積，並且透過電腦協助，將液滴精確的置於定位，是一個極具潛力的 材料微分配技術，本研究將藉由分子模擬的方式，進行乙二醇水溶液 的奈米噴流時液滴形成及其穩定性現象探討，藉此來有效控制液滴大 小及位置。
奈米噴流行為特殊的現象使得預測變得困難，將利用分子動力學 (Molecular Dynamics, MD)理論，以分子為基本元素做模擬預測，以求 得更精準的奈米尺度噴流行為。
隨著這些科技的發展微小化將是其發展趨勢，為了面對更細微的 奈米尺度加工技術，本研究將採用分子動力學之方法來分析奈米尺度 下的噴流行為。微流體的應用相當廣泛，目前較受矚目的技術是微射 出成型技術(Micro molding)、生物晶片(Bio-chip)等精密高科技產業，
當然也包含本研究的微噴流技術(Nanojet)。
微噴流技術:另一微奈米尺度最具發展潛力的技術是微噴流技 術，因其具有低成本、快速、高精確微定量等絕佳的量產化條件，且 隨著所能控制的精度增加，其應用層面也相對不斷增加，此技術除了 在液滴控制、定位控制上的應用外，並且提供了一個極具潛力的材料
微分配技術，從早期的噴墨印表機、IC 封裝的應用到現在的生物晶片 (Bio-Chip)、有機薄膜電晶體(Organic Thin-Film Transistor, OTFT)、高 分子電激發光二極體(Polymer Light Emitting Diode, PLED)等方面 上，都一再的顯示此技術的優越性。
噴墨技術潛在應用面相當的廣泛，在此簡介以下應用:生物晶片之 引子和探針陣列、全彩PLED 製程、電子構裝中的錫球成長、TFT-LCD 的彩色濾光片。
圖1.1 生物晶片之探針陣列及成品[34]
圖 1.2 全彩 PLED 成品圖(2 種像素) [35]
圖1.3 錫球成長的專利噴嘴[36]
圖1.4 電子構裝中的錫球成長及成品[37]
圖 1.5 液晶顯示器(LCD) [38]
圖1.6 TFT-LCD 的彩色濾光片[39]
然而，分子動力學最大的限制在於電腦的運算能力，當處理的系 統分子數目過於龐大時，所需的模擬時間將會過久，而浪費大量的時 間等待結果，不符何其模擬的初衷，因此過往一直未能擴大分子動力 學的應用領域。而近十年來因個人電腦效能快速提升、記憶體容量一 再擴充，使得分子動力模擬奈米尺度行為已成為可行之範圍。
國立清華大學的 CAE 實驗室，張榮語教授近年來所指導的學生 全力研究分子動力學，成果如圖1.7~圖 1.22，帶領國內利用分子動力 學進行模擬的研究。
圖1.7 噴流模擬[42]
圖 1.8 縫合線模擬排向行為[43]
圖 1.9 高分子流場分析模擬[44]
圖1.10 高分子壓印模擬[45]