分子材料機械強度不佳的缺點，此時會由於添加無機材料而使得材料變得更硬，而且變 得較脆，所以其材料的破斷伸長率會隨著無機材料的含量增加而降低。
儲存模數很明顯有一個上升趨勢，這是由於添加了強化材SiO2增加了材料的剛性所導 致。在tanδ曲線方面，並沒有因為添加SiO2奈米顆粒而tanδ之peak高度有所改變，如圖
4.67
、4.69所示，這與文獻上tanδ之peak高度隨強化材添加量上升而高度下降不同，推測 原因可能為添加SiO2奈米顆粒量少(體積百分率只為4.9 vol%)，並沒有明顯改變了材料 中高分子PEEK所佔分率，所以tanδ之peak高度並沒有顯著的下降。(2) 玻璃轉移溫度(Tg)
由於材料的玻璃轉移溫度(Tg)並非一個絕對值，因此一般會以tanδ之peak溫度或是 loss modulus之peak溫度當作Tg，而研究中是用的tan δ之peak溫度當作Tg。由圖
4.67
、4.69
及表4.10~4.11
中可以發現，材料的玻璃轉移溫度幾乎沒有改變，皆是在150 oC左右。這與TMA實驗中所測得的Tg結果一致，隨SiO2奈米顆粒添加量上升材料的Tg幾乎沒有改 變，皆是在132~133 oC。從DMA及TMA所得Tg溫度之所以不同，此乃因複材在兩儀器 中之熱機變形情況仍有些不同。
五、討論
5-1
SiO
2表面改質之效應論文的主軸，主要是探討SiO2奈米顆粒有無經過表面改質對高分子PEEK而言，其 機械性質、熱性質及微結構會產生什麼樣的影響。由第二章的文獻回顧可以知道，本研 究利用添加硬脂酸來對SiO2奈米顆粒進行表面改質，此方法為物理性吸附而非化學反應 方式，所以不會像化學性改質法ㄧ樣有副反應的發生而使奈米顆粒產生團聚，而且實驗 上方法相當簡單，只需配合機械震盪(例如：超音波震盪)並加入適當量的改質劑，即可 得到奈米顆粒均勻分布在有機溶劑中。因此針對表面改質所可能產生的效應在以下分別 作討論。
由SEM及TEM的觀察可以知道經過表面改質的SiO2奈米顆粒確實有比較好的分散 效果，而且SiO2奈米顆粒團聚的尺寸也較小，會產生這樣的結果主要原因為SiO2奈米顆 粒表面吸附了硬脂酸，減少發生團聚的機會並且使SiO2奈米顆粒更均勻地分散在高分子 PEEK基材中。
此外，在XRD的觀察中也發現到，高分子PEEK中添加有經過表面改質的SiO2奈米 顆粒，複合材料的層間距離(d-spacing)會隨添加量的上升而變小，此現象在Goyal等人[38]
所發表的論文上也有看到，Goyal等人對此解釋為添加量的上升改善了材料的結晶性，
造成結晶度有明顯的上升，所以才會在XRD分析中觀察到此現象。
但從本研究DSC的實驗結果顯示不管添加有無面改質的SiO2奈米顆粒對材料的結 晶度差異並不大，所以與文獻上的結果不同，並不是因結晶性的改善而造成材料的 d-spacing變小。因此，之中必定存在著另ㄧ個影響因素，推測主要可能為SiO2奈米顆粒
在高分子PEEK基材中分散之情形所造成，如圖 5.1 所示，這分別為有經過表面改質與 未經改質的SiO2奈米顆粒在高分子PEEK中分散情形之簡單示意圖，圖中白球為SiO2奈 米顆粒，方框內黑色區域為材料中之自由體積(free volume)，而方框外打叉部分為高分 子PEEK可能結晶之區域，並且假設在相同SiO2奈米顆粒添加量下。
由此簡圖中可以清楚看出，因表面改質過後的SiO2奈米顆粒有較佳分散性且SiO2奈 米顆粒團聚的尺寸也較小，所以高分子PEEK結晶成長(crystal growth)的區域相對於添加 未改質SiO2奈米顆粒來的小且緊密，因此添加有改質SiO2奈米顆粒之複合材料具有較小 的d-spacing。
而造成此現象主要原因推測為，SiO2奈米顆粒或多或少對成核有幫助，所以在高溫 下其高分子PEEK結晶成長(crystal growth)會較理想完整(perfect)且緻密(dense)，但SiO2
奈米顆粒的存在卻會抑制高分子PEEK之結晶成長，因此分散好的SiO2奈米顆粒(經表面 改質)使高分子PEEK更難以結晶成長，所以無法結晶成長的區域開始重疊，以至於高分 子PEEK非結晶區域的範圍比添加未改質SiO2來的大，但添加有無改質之SiO2奈米顆粒 對其複合材料之結晶度差不多。
另外，由此簡圖中可以清楚地解釋，為何添加有經過表面改質的SiO2奈米顆粒，其 複合材料之熱膨脹係數皆比添加未改質SiO2之複合材料來的高。因為材料的熱膨脹主要 貢獻為高分子的非結晶區域或材料中之自由體積(free volume)，所以非結晶區域越鬆散 或具有較大的自由體積皆會造成有比較大之熱膨脹係數。由圖 5.1 中可以看到在相同 SiO2添加量下，添加有經過表面改質的SiO2奈米顆粒之複合材料具有較大的自由體積，
因此導致材料具有較高之熱膨脹係數。