行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
新型奈米金屬結合之奈米管高分子及其碳化成奈米碳管衍
生物的研究
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-151-025- 執 行 期 間 ： 98 年 08 月 01 日至 99 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學化學工程與材料工程系 計 畫 主 持 人 ： 何國賢 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：許永雋 碩士班研究生-兼任助理人員：楊啟祥 博士班研究生-兼任助理人員：吳宜振 處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢中 華 民 國 99 年 09 月 07 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
■ 成 果 報 告
□期中進度報告
新型奈米金屬結合之奈米管高分子
及其碳化成奈米碳管衍生物的研究
計畫類別：■個別型計畫 □整合型計畫
計畫編號：NSC
98-2221-E-151 -025 -
執行期間： 98 年 8 月 1 日至 99 年 7 月 31 日
執行機構及系所：
國立高雄應用科技大學化學工程與材料工程系
計畫主持人：
何國賢
共同主持人：
謝達華
計畫參與人員：
吳宜振 許永雋 楊啟祥
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：■精簡報告 □完整報告
本計畫除繳交成果報告外，另須繳交以下出國心得報告：
□赴國外出差或研習心得報告
□赴大陸地區出差或研習心得報告
□出席國際學術會議心得報告
□國際合作研究計畫國外研究報告
處理方式：
除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年■二年後可公開查詢
中 華 民 國 九十九年 九 月 七 日
Abstract
A nanotubular polyaniline was prepared by emulsion polymerization in the presence of n-dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) 、 Camphorsulfonic acid (CSA) and Hydrochlroic acid (HCl).
Since the helical pattern of nanotubes, it can increase the conjugation of molecular chain, Leading to achieve electronic, solubility enhancement for a wider application.
The polyaniline nanotubes were confirmed by micrograghs of Transmission Electron Microscope (TEM) and Scanning Electron Microscopr (SEM). In the polymerization process with the addition of Camphorsulfonic acid (CSA), micelles were formed, the associating with inter-molecular H-bonding, which was characterized in the Infrared-ray spectrum(FT-IR), in the vicinity of wave number for 1750 cm-1 of the carbonyl group with shoulder. It was sure that the micelles was combined with each other through the H-bonding.
Key words：polyaniline 、nanotubes、emulsion、 camphorsulfonic acid.
一、中文摘要
本研究是利用乳化自組裝法來控制聚苯胺分 子達到奈米纖維的型態，其實驗中所添加的樟腦 磺酸(Camphorsulfonic acid ; CSA)為增加十二烷 基苯磺酸(n–Dodecylbenzenesulfonic acid ; DBSA) 形成微胞而生長成纖維的機構，並使其導電度增 加。透過穿透式電子顯微鏡(TEM)與掃描式電子 顯微鏡(SEM)的分析，可發現聚苯胺奈米纖維的型 態是被建立的。不同的合成條件，包括介面活性 劑的濃度、摻雜劑的濃度，都會造成其形態和導 電度的改變。 關鍵字：奈米纖維、乳化自組裝法、聚苯胺、樟 腦磺酸 二、前言 2000年諾貝爾化學獎得主之一的 Alan G. MacDiarmid 曾經在演講中如此形容導電性高 分子：它是一種擁有金屬般的電學、磁學及光學 特 性 的 有 機 高 分 子 ， 也 就 是 所 謂 的 人 造 金 屬 (Synthetic Metals)。最早被發現的有機導電高分子 應 該 是 聚 乙 炔 ， 為 Natta 在 1955 年 利 用 Ziegler–Natta 觸媒合成而得，呈黑色粉末且加工 性很差，後來並沒有多大突破，直到1977 年，日 本筑波大學的 Hideki Shirakawa (1) 發展出一種合 成聚乙炔的新方法，因此摻雜後的聚乙炔具備了 導電性，經Heeger(2) 的學生量測發現導電度由10-9 S/cm 提升為103 S/cm 增加了十二個數量級，此三 位 A. J.Heeger、 A. G. MacDiarmid. 、Shirakawa 學 者 後 來 也 因 此 榮 獲 西 元2000 年諾貝爾化學 獎 ， 以 感 謝 他 們 在 導 電 高 分 子 （Conductive Polymer）方面領域的卓越貢獻。一般而言，有機 高分子材料主要是由碳氫氧氮硫組成，其結構多 為飽和的共價鍵，沒有如金屬般的自由電子，為 良好的絕緣體，導電度約在10-18 S/cm，導電性質 極差，相較於金屬的導電度104～5 S/cm 低上甚 多。而導電高分子最大的特色為具有連續的共軛 雙鍵以及經由摻雜的動作使得高分子鏈上具有電 子或電洞，藉由這其內部電子狀態的移動使得高 分子具有導電度。而今導電高分子能做許多應 用，包括：防蝕塗料、電容器、抗靜電塗裝、電 磁干擾屏蔽材料、電致色變窗戶、未來更可以做 為電晶體、發光二極體、太陽能電池等(2)。然而 導電高分子兼具的性質（質輕、機械強度及易塑 性等）及特殊電學特性，不但引起了近年來的一 陣研究熱潮，也深受業界重視，在這方面投資研 發的廠商，主要包括DuPont、Dow Chemical、
Avecia、BASFGoodrich 與Eastman Chemical 等。 傳統的導電高分子商品是將導電材料（如碳 黑、碳纖維或金屬粉末）以混煉方式加入非導電 的樹脂中（如PVC 或PE 等）而賦予其導電性， 此種情形嚴格來說，高分子本質上並非屬於真正 的導電高分子，應稱之為填充型導電性材料，其 導電度大部分小於10-2 S/cm(3)。 而本質型導電高 分子（Intrinsically Conducting Polymers，ICPs）之 導電度來自於本身單雙鍵交替的共軛結構，並藉 由外來離子基團的摻雜（Doping）來降低傳導帶 （Conduction Band）與共價帶（Valence Band）之 間的能隙，意即電子在氧化的過程中被移除或還 原過程中被加進分子鏈中，而電子移除所形成的 電洞或新加進的電子則可在分子鏈上自由移動以 形成導電性，其導電度一般可高於100 S/cm(4)，且 依其摻雜程度的不同，所呈現的導電度也相對不 同。 目前被廣泛及深入研究的本質型導電性高分 子，其中比較重要的有聚苯胺 (Polyaniline)、聚吡 咯 (Polypyrrole)、聚呋喃 (Polyfuran)、聚噻吩 (Polythiophene) 等 共 軛 聚 合 物 (Conjugated Polymer) 系列導電性高分子，但這些高分子不是 穩定性欠佳，就是分子鏈因為氫鍵(H-bonding)的 存在及帶電性的關係而無法有較高的延伸，不是 降低導電性，就是加工性非常差。然而隨時間及
技術的改善，這些問題已經慢慢被克服，且目前 已有少數商品問世，但由於成本過高，其中較便 宜 且 具 有 高 度 商 業 發 展 性 的 就 屬 聚 苯 胺 (Polyaniline)。聚苯胺由於單體便宜、在空氣中有 良好的穩定性等優點，在近年來廣受重視(5)。但 是由於聚苯胺相較於其他本質型導電高分子，其 導電度的表現並不突出，為了改善此缺點，一般 是利用適當的溶劑-溶質交互作用、熱處理延伸或 有序化作用等方式將其導電率提升。但若藉由原 位聚合或是接枝聚合的方式將兩種或兩種以上材 料相混合，可以更簡便、更具經濟效應來改進材 料的性質，因此將聚苯胺與具高導電性無機奈米 材料相混合（如奈米級碳黑和奈米碳管等）而形 成具高功能性之奈米複合材料，期望能充分發揮 各成分之特點，進而提升聚苯胺的導電性質(6)。 奈米概念是1959 年末，諾貝爾 (Nobel Prize) 獲 得者查德‧費曼(Richard Feynman) 在一次演講 中提出的，提到「人類能夠用巨觀的機器製造比 其體積小的機器，而這較小的機器可以製作更小 的機器，這樣一步步達到分子尺度，即逐步縮小 生產裝置，以至直接按意願排列原子，製造產品。」 這就是最早具有現代奈米概念之開端。到了二十 世紀 70 年代，相對於奈米加工技術，人們提出 了奈米結構材料的新概念 (Nanotechnology) 一 詞。而80 年代末、90 年代初期，掃瞄式穿遂顯
微鏡 (Scanning Tunneling Microscopy, STM) 及 原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM) 的相繼發明下，成為認識奈米尺度和奈米世界的 直接工具，大大地促進了在奈米尺度上認識物質 的結構以及結構與物質的關係，因而出現了奈米 技術術語，形成奈米技術。 本研究是藉由奈米技術中的自組裝法，再利用乳 化聚合條件來控制聚 苯 胺 的 生 長 環 境 ， 同 時 將 十 二 烷 基 苯 磺 酸 (n–Dodecylbenzenesulfonic acid；DBSA) 做為乳化劑以及摻雜劑，其後再加 入樟腦磺酸(Camphorsulfonic acid ; CSA)用以代 替做為乳化劑及摻雜劑，並降低十二烷基苯磺酸 的量，使得單體被控制形成纖維狀的奈米微胞， 進而形成纖維狀的聚 苯 胺 。
在儀器鑑定的部分，分別使用傅立葉轉換紅 外 線 光 譜 儀 (Fourier Transform Infrared Spectrometer ， FT-IR) 與 X 光 射 線 繞 射 儀 (X-ray Diffractiometer，XRD) 鑑定聚苯胺的結構與結晶 面 ； 並 利 用 穿 透 式 掃 描 顯 微 鏡 鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)與場發式掃描式電子 顯 微 鏡 (Field Emission Scanning Electrical Microscope ，FE-SEM)實際觀察聚苯胺的型態變 化 ； 利 用 紫 外 光 / 近 紅 外 光 吸 收 光 譜 儀 (UV-Vis-NIR)用已得知聚苯胺共軛程度之變化。 四點探針導電度測量儀（Conductance Meter）量 測乳化聚合方法獲得之聚 苯 胺 的 導電度。最 後，整合前面所分析和觀察的結果，歸納出聚苯 胺在經由奈米技術中的自組裝法合成後之性質變 化與結構型態，並提出其生長機制。 三、實驗方法與步驟 奈米纖維合成 本實驗乃是以乳化聚合的方式製備聚苯胺奈米纖 維。將苯胺單體(aniline monomer)先行與樟腦磺酸 (Camphorsulfonic acid ; CSA)均勻混合，(待有些微 的發熱時，即是兩種物質有完全的混合)即為A 液。次之，將介面活性劑(n–Dodecylbenzenesulfonic acid ; DBSA)溶於水中以形成微胞，此時由於介面 活性劑是一端親油一端親水，固此溶於水中時， 所形成的微胞乃為水包覆油的微胞，此即為B液。 將A液倒入B液中，由於A液是油性溶液，故在加 入到B液中會鑽入至水包覆油的微胞中，此時再利 用 鹽 酸 調 整 其pH 值 ， 最 後 加 入 過 硫 酸 銨 (Ammonium persulfate ; APS) 開 始 進 行 聚 合 作 用，待反應完成後，使用異丙醇(Isopropy alcohol ; IPA)清洗，抽氣過濾得到的濾餅放置烘箱，60 ℃ overnight。 其流程圖如圖1所示: 圖 1 實驗流程圖 儀器設備 1. 傅 式 轉 換 紅 外 線 光 譜 儀 (Fourier Transform Infrared Spectrometer, FT-IR) : 將樣品先行以60 ℃在真空烘箱中烘乾一天，再以約1：50的重量
比和溴化鉀(KBr)均勻混合後，再壓成透光的薄 碇。掃瞄範圍從4000cm-1~400cm-1，掃瞄次數為 16次，解析度為4cm-1。
2. . 廣 角 X 光 繞 射 儀 (Wide Angle X-ray Diffractometer, WAXD) : 將已烘乾的樣品取約 0.5g，利用FT-IR 之壓碇模壓成一厚碇(pellet)， 以每次6噸的壓力連續壓3次。使用銅靶(Cu-Kα 1，λ=1.5402Å)，掃瞄角度(2θ)=2o~40o，電壓 40kV、電流30mA，取點間格(step)=0.05o，掃瞄 速度=2o/min。 3. 分析式電子顯微鏡(HR-AEM) TEM 為利用電磁場偏析電子、聚焦電子以及利 用電子與物質作用，產生繞射和散射的原理來研 究物質細微結構的儀器。TEM 即是利用電子束穿 透超薄試樣或銅網後，以分析樣品內部超顯為構 造之儀器。進行TEM 實驗前，先將樣品以適當溶 劑分散，然後滴於表面鍍碳之銅網上，或用夾子 夾取鍍碳銅網在溶液中撈取，放至60℃真空烘箱 Overnight。 4. 環境掃描電子顯微鏡(ESEM) 將樣品放置 60℃真空烘箱中 Overnight 後，加 以研磨並灑於碳膠帶上，再蒸鍍上黃金，進行觀 察；ESEM 加速電壓為 15kV。 四、結果與討論 奈米聚苯胺合成與鑑定 本實驗是利用自組裝的乳化聚合方式來合成， 不同於以往的介面聚合與模板法，利用介面活性 劑使其產生一長棒狀的形態，經由起始劑開始反 應，最後即生成管狀或纖維狀的聚苯胺。 在圖 2 的FT-IR光譜中可以發現在 1560 cm-1及 1480 cm-1兩處會出現其特性峰；在1560 cm-1醌環 (υ(-C=N-) of quinoid) 與 1480 cm-1 的 苯 環 (υ(-C=C-) of benzoid)的共振吸收，這些均為ES 態 聚苯胺在FTIR 光譜中吸收特性峰的表徵。另外在 圖3 的UV-Vis-NIR光譜中，會出現三個吸收峰， 分別為325-360 nm、400-430 nm及 780-826 nm， 但是前兩個波峰經常會融合成一個平版型(flat)或 是 歪 曲(distorted) 的 單 一 波 峰 ， 範 圍 大 約 在 380-420nm 之間(69)。而三個吸收波峰值所代表的 是π-π*、極子(polaron)- π*和π-極子(polaron) 的傳遞(70)。 在圖 4 的 XRD 圖發現，在 2θ = 20.2°、25.4°出 現特性峰，其代表聚苯胺的(100)及(110)晶面；另 外 我 們 還 發 現 ， 當 在 聚 合 時 添 加 了 樟 腦 磺 酸 (Camphorsulfonic acid, CSA)，其 XRD 的特性峰除
了在 20.2°、25.4°兩個以外，在 15.2°也會出現一
個特性峰，我們跟只用CSA 所作的聚苯胺相比，
可 以 發 現 ， 這 是 因 為 添 加 樟 腦 磺 酸 (Camphorsulfonic acid, CSA)所會出現的特性峰。
合成條件改變-十二烷基苯磺酸的濃度 在本實驗中，利用乳化聚合方法製備聚苯胺奈 米管(Polyaniline nanotubes)，利用介面活性劑形成 乳微胞(Micelle)來最後合成奈米管，故介面活性劑 會是影響聚苯胺奈米管的重要關鍵之一。圖 5 至 圖 14 分別為使用 6g、3g、2g、1g、0.5g 十二烷 基苯磺酸(Dodecylbenzenesulfonic acid)所得到的 聚苯胺之SEM 與 TEM 照片。 可以發現在高濃度的DBSA 下其管狀的型態較不 明顯，且會緊密的相互排列在一起且經由圖 5 的 觀察，推測是由於高濃度的DBSA 影響而造成聚 苯胺奈米管互相糾結在一起，而由圖6 的 TEM 圖 中發現，在奈米管的內部可以發現一些微小的纖 維狀聚苯胺產生，推測這是由CSA 所聚合出的微 小奈米纖維聚苯胺。接下來我們降低其DBSA 的 濃度，發現聚苯胺奈米管的型態逐漸明顯的形 成，雖然管跟管之間仍然會緊密排列在一起，但 是相較於由 6g DBSA 所合成出來的奈米管聚苯 胺，管狀的型態更來的明顯。由圖7 的 SEM 圖發 現，奈米聚苯胺形成的較明顯，其相互間較不會 糾結排列在一起，但在圖8 的 TEM 中發現，其管 狀的型態卻不是很明顯了，這是由於我們逐漸降 低了DBSA 的量，卻無改變 CSA 的量，所以形成 的聚苯胺逐漸變成纖維狀而不是管狀；最後在圖 13 及圖 14 的 SEM 和 TEM 圖發現在低濃度的 DBSA 下，所形成的奈米聚苯胺以變成纖維狀 的，其管長與管徑相較於在高濃度的DBSA 所合 成出聚苯胺逐漸的變小。由上述的比例發現，在 高濃度的DBSA 下所合成出來的聚苯胺奈米管所 得到較好的導電度，在逐漸降低DBSA 的濃度， 發現其導電度逐降下降，所以代表DBSA 也是影 響導電度的一項主因(表 1)。
表1
Aniline DBSA CSA 導電度(s/cm)
9 6 1.5 2.2 9 3 1.5 2.1 9 2 1.5 2 9 1 1.5 1.3 9 0.5 1.5 1 圖 2:聚苯胺奈米管之 FT-IR 光譜圖 圖 3: 聚苯胺奈米管之 UV-Vis-NIR 光譜圖 圖 4: 聚苯胺奈米管之 XRD 光譜圖
(a) 6g DBSA、1.5g CSA (b) 12g CSA (c) 20g CSA
圖 5: 使用 6g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 SEM 圖
圖 6: 使用 6g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 TEM 圖
7:使用 3g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes
圖 9: 使用 2g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes
之 SEM 圖 圖
之 SEM 圖
DBSA 合成 Polyaniline nanotubes
圖 8: 使用 3g 之 TEM 圖
圖 10: 使用 2g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 TEM 圖
圖 11: 使用 1g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 SEM 圖 圖 12: 使用 1g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 TEM 圖 圖 13: 使用 0.5g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 SEM 圖 圖 14:使用 0.5g DBSA 合成 Polyaniline nanotubes 之 TEM 圖 五、結論 在本實驗中，利用紅外光光譜儀(FT-IR)及 X 光繞射儀(XRD)鑑定，可以發現我們成功的聚合 出 聚 苯 胺 奈 米 管 ， 但 其 形 態 會 因 為 樟 腦 磺 酸 (Camphorsulfonic acid,CSA)摻雜的多寡，而使其原 本的管狀轉變成為纖維狀，這是由於樟腦磺酸 (Camphorsulfonic acid,CSA)所產生的微胞(Micelle) 相 對 於 十 二 烷 基 苯 磺 酸(Dodecylbenzenesulfonic acid, DBSA)來的小，故最後在聚合時及產生了纖 維狀的聚苯胺。另外我們也發現了，其樟腦磺酸 (Camphorsulfonic acid, CSA)與苯胺單體(Aniline monomer)需要先行混合才可得到較好的導電度； 而 由 導 電 度 來 看 ， 當 摻 雜 較 多 量 的 樟 腦 磺 酸 (Camphorsulfonic acid, CSA)時，其導電度的確有 上升的趨勢。
六、參考文獻
1. H. Shirakawa, S. Ikeda, Polym. J. , 1971,l2, 231
2. H. Shirakawa, E. J. Louis, A.G. MacDiarmid, C. K. Chiang, and A. J. Heeger,J. Chem. Soc.
Chem. Comm., 1977,579
3. J. C. Huang, Adv. Polym. Tech, , 2002,21, 299 4. I. K. Varma, G. Gupta, C. S. Sidhu, Macromol.
Symp.,2001,164, 401
5. D.C.Trivedi, H.S. Nalwa, Handbook of
Organic Conductive Molecules and Polymers,
1997,2, 548
6. 林彥文，聚苯胺/奈米碳管導電複合材料之製 備與電性研究，2003，中興大學，碩士論文
7. 張勁燕，成會明，奈米碳管，五南書局，2004 8. M. G. Kanatzidis, Chemical and Engineering
News, 1990, 49, 68S.
9. Komarnei, J. Mater. Chem., 1982, 2, 1219
10. G. Harsanyi, Polymer Films in Sensor
Applications, 1995, 3,209
11. 塑膠資訊, 1996,8, 2
12. P. J. Nigrey and D. F. Macinnes, J.
Electrochem. Soc, 1981,128,1651
13. 張德洲, 化工技術, 1993,1, 67
14. 黃慶弘，聚苯胺/磁赤鐵礦奈米複材之製備及 其電磁特性之研究，2005，高雄應用科技大 學，碩士論文
15. H. Letheby, Journal of Chemical Society, 1862,15, 161
16. A.G. MacDiarmid, J.C. Chiang, M. Halpern,W.S. Huang, S.L. Mu, N.L. D. Somasir,W.Wu, and S.I. Yaniger, Molecular
Crystals and Liquid Crystals, 1985,121, 173
17. Frank Lux, Polymer, 1994, 35, 2915
18. J.E. Albuquerque, L.H C. Mattoso, D.T. Balogh, R.M. Faria, J.G. Masters, and A.G.MacDiarmid,
Synthetic Metals, 2000,113, 19
19. W. N. Allen, P. Prant and C. A. Carosella,
Synthetic Metals .1978,1, 151
20. T.C. Tlarke, M. T. Krounbi and V. Y. Lee, J.
Chem. Soc.,1981,384
21. U. A. Sevil, O. Guven, O. Birer, S. Suzer ,
Synthetic Metals 2000,110,175
22. G. E. Asturias, et. al., Synthetic Metals, 1989, 29, 157
23. Mohilner, D. M.; Adams, R. N.; Argersinger, W. J. Am. Chem.Soc., 1962, 84, 3618
24. Y. Cao. P. Smith and A. J. Hegger, Synthetic
Metals ,1993,3514,55.
25. Y. Cao, S. Li, Z. Xue and D. Guo, Synthetic
Metal., 1986,16, 305
26. Mahito Atobe, et. al., Ultrasonics
Sonochemistry, 2003, 10,77
27. Jaroslav Stejskal, et. al., Polymer, 1999, 40, 2487
28. Jaroslav Stejskal, et. al., Polymer, 1999, 40, 2487.
29. 吳家昇，聚苯胺插層奈米黏土機構之研究， 2004，高雄應用科技大學，碩士論文
30. W. Luzny, et. al., Synthetic Metals, 1997, 90, 19
31. 郭仲文，苯胺醛二次摻合物對聚苯胺導電性 質的影響，2001，成功大學，碩士論文 32. Ziming Zhang, Zhixiang Wei, and Meixiang
Wan,Macromolecules, 2002, 35, 5937. 33. B. Wessling, Synthetic Metals, 1991,1, 119 34. 李詩銓，奈米碳管之合成與電磁波屏蔽奈米
複合材料之研究，2003，國立東華大學，碩 士論文
35. P. J. Kinlen, D. C. Silverman, C. R. Jeffreys,
Synth. Met., 1997, 85,1327
36. Wu C. G., Bein T., Stud. Surf. Sci. Catal., 1994, 84, 2269-2272
37. Misoska V., Price W., Ralph S., Wallace G., Synth. Met., 2001, 121,1501-1502
38. Cepak, V. M. Martin, C. R. , Chem. Mater. 1999, 11, 1363-1367
39. Jang J., Jang J. W. Jang, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1877-1882
40. Simmons M. R., Chaloner P. A., Armes S. P., Langmuir 1995, 11, 4222-4224
41. Lee Y. L., Shin J. I., Park K.W., Holze C. E. R. J. Appl. Polym. Sci. 2003, 88
42. MacDiarmid A. G., Jones W. E., Norris I. D., Gao J., Johnson A. T., Pinto N. J., Hone J., Han B., Ko F. K., Okuzaki H., Llaguno M., Synth. Met. 2001, 119, 27-30
國科會補助專題研究計畫成果報告自評表
請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）
、是否適
合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。
1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估
■
達成目標
□ 未達成目標（請說明，以
100 字為限）
□ 實驗失敗
□ 因故實驗中斷
□ 其他原因
說明：
2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：
論文：
■
已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無
專利：□已獲得 □申請中 □無
技轉：□已技轉 □洽談中 □無
其他：（以
100 字為限）
3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以
500 字為限）
It is a pity that this project was granted only for one year, which includes only
the synthesis part of nanotubular polyaniline ( PANINTs). The availability of
a conducting PANINT provides a new hope to prepare a organic solvent soluble
conducting nanotube in an easy way of emulsion polymerization, which cannot
be accomplished by carbon nanotubes. Academically, it is new and fascinating
and it is promisingly to be applied in the electronic field, for example, capacitor
electrode which would be better replaced by a highly rough surface conductor
to increase its capacitance.
It , as well, can be used to reduce some functional metals on its surface from the
very metallic ions by its own redox capability to immobilize the metals when
they are serving for various purposes, which under-researched in our new
project to reduce platinum nanoparticle on the PANINT surface to behave as the
catalyst for hydrogen fuel cell. The experiments were successfully carried out
during the project period, which includes variation of reaction conditions of
reactant concentration and ratios.
All kinds of PANINTs with versatile shapes of nanotubes can be prepared by
changing the preparation conditions. We are able to provide the industries
various types of conducting nanorods based on the results of this project for
different purposes and issue a revamped approach to prepare a nanotubular
conducting polymer.
國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期：99年9月 7 日國科會補助計畫
計畫名稱：新型奈米金屬結合之奈米管高分子及其碳化成奈米碳 管衍生物的研究 計畫主持人： 何國賢 計畫編號：NSC 98-2221-E-151 -025 -領域：電子與光電高分子 （中文）導電性奈米管高分子合成研發成果名稱
（英文）Nanotubular conducting polymer preparation
成果歸屬機構
發明人
(創作人)
何國賢 （中文）本 技 術 係 一 種 導 電 性 奈 米 纖 維(管 )聚 苯 胺 的 製 備 方 法 ， 其 係 將 單 體 單 體 、 質 子 酸 及 水 加 以 混 合 攪 拌 形 成 乳 液 後，並 添 加 氧 化 劑 以 進 行 氧 化 聚 合 反 應，過 濾 後 形成 直徑小於500 奈米之導電性奈米纖維(管)聚苯胺。本 技 術 能 藉 由 添 加 質 子 酸 來 控 制 單 體 在 進 行 聚 合 反 應 時 形 成 棒 狀 高 分 子，而且所得到的奈米纖維(管)聚苯胺具 高 度 共 軛 性 之 導 電 洞 材 料 ， 故 能 提 升 導 電 度 。技術說明
（英文）A new technology of preparing a conducting nanotubular polymer is available. It provides a new way to prepare an organic solvent soluble nanorods through thean emulsion polymerization controlled by protonic acids. Its conductivity was found to be higher than the common conducting polymers for two orders to several s/cm due to its high, non-interrupted conjugated backbones which conforms the nanotubular structure.
產業別
電子技術/產品應用範圍
導 電 性 奈 米 纖 維(管 )高 分 子 /燃 料 電 池 、 電 容 器技術移轉可行性及預期
效益
可轉移 預期效益達幾億元 註：本項研發成果若尚未申請專利，請勿揭露可申請專利之主要內容。98 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：何國賢 計畫編號： 98-2221-E-151-025-計畫名稱：新型奈米金屬結合之奈米管高分子及其碳化成奈米碳管衍生物的研究 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 1 100% 研究報告/技術報告 0 0 0% 研討會論文 1 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 0% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 2 0 100% 博士生 1 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 0 1 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
(
無法以量化表達之成 果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等，請以文字敘述填 列。) 無 成果項目 量化 名稱或內容性質簡述 測驗工具(含質性與量性) 0 課程/模組 0 電腦及網路系統或工具 0 教材 0 舉辦之活動/競賽 0 研討會/工作坊 0 電子報、網站 0 科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與（閱聽）人數 0國科會補助專題研究計畫成果報告自評表
請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）
、是否適
合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。
1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估
■達成目標
□未達成目標（請說明，以 100 字為限）
□實驗失敗
□因故實驗中斷
□其他原因
說明：
2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：
論文：□已發表 ■未發表之文稿 □撰寫中 □無
專利：□已獲得 □申請中 ■無
技轉：□已技轉 □洽談中 ■無
其他：（以 100 字為限）
本研究是利用乳化自組裝法來控制聚苯胺分子達到奈米纖維的型態，並使其導電度增加。 透過穿透式電子顯微鏡與掃描式電子顯微鏡的分析，可發現聚苯胺奈米纖維的型態是被建立 的。3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以
500 字為限）
Nanotubular polyaniline ( PANINTs). The availability of a conducting PANINT provides a new hope to prepare a organic solvent soluble conducting nanotube in an easy way of emulsion polymerization, which cannot be accomplished by carbon nanotubes. Academically, it is new and fascinating and it is promisingly to be applied in the electronic field, for example, capacitor electrode which would be better replaced by a highly rough surface conductor to increase its capacitance.
