「奈米」等同於尖端科技的代名詞,其實是一個長度單位。

「奈米」中的「米」代表一公尺 (meter),「奈」字是英文nano的譯名,表示10-9的意思。兩個字的組合亦即代表十億分之一公尺。

當一種材料縮小至奈米尺度時,便會發生「小尺寸效應」及「表面效應」。


這是因為比表面積增大,位於表面及介面的原子數增多,表面位能大幅提高,表面原子較內層原子更活潑,因此奈米粒子具有高化學活 性,導致材料的光、聲、力、電、磁及熱學等特性,皆因奈米化而有所變化。


奈米陶瓷因為比表面積大,化學反應活性高,所以對溫度、濕度、氣體等外界環境的變化十分敏感,所製成的感測器具有精確、靈敏、反應速度快等優點。
現代科技 已發展出與傳統陶瓷截然不同的精密陶瓷,或者稱為先進陶瓷,其特殊電子、光電、機械、生醫特性,衍生出的電子陶瓷、光電陶瓷、結構陶瓷及生醫陶瓷等領域, 在各種不同的產業中均產生了重要貢獻。



一般的陶瓷材料大都是以粉體為製成成品之原料,因此陶瓷產業長期以來對粉體有深入且廣泛的應用及研究。近來奈米化的 陶瓷粉體已量產成功,其獨特的電、光、化及機械特性,普遍引起全世界學術界及產業界的興趣。



奈米化陰極陶瓷材料對鋰離子二次電池(可反覆充放電使用)來說非常重要,可以提升鋰離子二次電池的功能,增大充放電容量,加快充放電速度。


奈米陶瓷粉體可作為螢光材料,發光量子效率可有效提升,是電漿顯示器、場發射顯示器、白光發光二極體中的重要螢光材料,另外量子點(quantum dots)螢光材料也正被積極應用於生物細胞標定技術。


奈米半導性陶瓷的高比表面積以及高化學活性,對外界環境變化十分敏感,利用奈米陶瓷所製成的感測器已被應用於各式警報器及偵測器,增加日常生活安全的保 障。


另一種半導性陶瓷─奈米光觸媒二氧化鈦,因比表面積增大,與被反應物接觸機會增加,因此奈米光觸媒反應活性大幅提升,在空氣清淨、淨水、防污、防霧、 抗菌、醫療方面有明顯的功效。


先進電子產品強調輕薄短小與高密度,因此體積小、高單位體積電容量的積層陶瓷電容器(multilayer ceramic capacitor, MLCC)便逐漸受到重視。


目前各個研發單位的主要研發目標,就是將每一層介電陶瓷層做得越薄越好,以增加積層數目,提高積層陶瓷電容器的電容量,而奈米 級介電陶瓷粉體是最受重視的材料。
採用奈米級介電陶瓷粉體的好處是,不僅可使積層陶瓷電容器的介電層變薄,總電容量增大,更因奈米級介電陶瓷粉體易於燒 結,可使介電陶瓷層有較高的緻密性,減少介電層中的氣孔率,故奈米化積層陶瓷電容器擁有較優異的電氣特性。



奈米陶瓷
奈米陶瓷
圖說:自行繪製,參考《圖解奈米科技與光觸媒》(呂宗昕著,商周出版社)




奈米陶瓷
奈米陶瓷
圖說:自行繪製,參考《圖解奈米科技與光觸媒》(呂宗昕著,商周出版社)


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