中興國中 101 年菁英科學營
主題二：碳的奈米材料
奈米材料
所謂『奈米材料 (nanomaterial) 』，廣義的定義是指三個維度(dimension)之中至少有一個維 度其晶粒尺度屬於奈米級(nanoscale)，且具有新穎實用價值性能的材料。（ ）
微觀我們的世界：請參見簡報檔
物質由原子組成：
碳的同素異形體：由同一元素組成，但具有不同形態的物質稱為 。
巴克球 C60
1.C60 的發現
發現時間：1985 年
發現者：克洛圖、史莫利、柯爾
1996 獲得諾貝爾化學獎
繼石墨及金剛石之後，第三個被發現的 碳
同素異形體。
含 個碳原子，是對稱性最高的球狀分子。
全名為 Buckminsterfullerene，簡稱巴克球(Bucky ball)，亦稱為 。
編授：Jim 6
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2.在 1985 年，克洛圖、史莫利和柯爾科學家以雷射聚焦於石墨上，使石墨汽化形成。
1967 年加拿大蒙特婁世界博覽會中，由巴克明斯特 ‧ 富勒 ( Buckminster Fuller)設計的美 國館，成為克洛圖破解 C60結構的靈感。
3.C60的結構：C60為目前所知最對稱的分子，由 個碳原子組成：
共有 個面（ 個五角形和 個六角形）
個頂點（碳原子分別箝在每一個頂點上）
個邊（稜線），其形狀類似足球。
直徑為 7.1 埃（0.71 奈米) ，屬於 維奈米材料。（1 Å ＝ m ＝ nm）
4.C60的結構動畫：14”
5.C60實作活動：
編授：Jim 7
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奈米碳管
1.奈米碳管的發現：1991 年，日本築波「日本電氣株式會社(NEC Corporation)」公司的 進行石墨電極放電以合成碳微粒時，發現了直徑在數奈米至數十奈米，長度達 μm 級，
管壁呈現石墨結構的中空奈米級碳管。
2.奈米碳管的結構：奈米碳管(CNT)為 維奈米結構，奈米碳管圓柱形的兩頭像是奈米碳 管用球形帽套上去似的，其實，若將左右兩端的球形帽一結合，就是一個 。 3.奈米碳管的性質：
高硬度、質量輕
高強度﹙鋼的 100 倍﹚、密度低﹙鋼的 1／6 倍﹚
良好的可彎曲性
優良的儲氫性能
通往外太空的電梯材料、電腦晶片 CPU 的晶體管
超薄螢幕﹙毫米厚度﹚
石墨烯的發現與其碳簇關係
奈米碳管影片：1’59”
課程結束…….
編授：Jim 8
課堂演示實驗：
一、塑膠吸管吹笛 二、咻聲瓶
三、靜電水母
