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奈米科技報告 4980G003 蔣其頷 奈米分析技術 特性描述 隨着尺寸的減小，一系列的物理現象顯現出來。這其中包括統計力學效應和量子力學效應。並且，同宏觀系統相比，許多物理性質會改變。一個典型的例子是材料的表面體積比。納米技術可以視作在傳統學科上對這些性質詳盡描述的發展。進一步講，傳統的學科可以被重新理解為納米技術的具體應用。這種想法和概念上的互動對這個領域的發展起到了推動作用。廣義上講，納米技術是科學和技術在理解和製造新材料新器械方向上的推演和應用。這些新材料和技術大體上就是物理性質在微尺度上的應用。 和這些系統的定性研究相關的領域是物理、化學和生物，以及機械工程和電子工程。但是，由於納米科技的多學科和學科交叉的特性，物理化學、材料科學和生物醫學工程的學科也被視作納米技術重要和不可缺少的組成部分。納米工程師們住眼觀新材料的設計，合成，定性描述和應用。例如在分子結構上的聚合物製造，在表面科學基礎上的計算機晶片分佈設計，都是納米科技在當代的應用例子。在納米科技中，膠狀懸浮也有很重要的地位。 材料在納米尺度下會突然顯現出與它們在宏觀情況下很不相同的特性，這樣可以使一些獨特的應用成為可能。例如，不透明的物質變為透明（銅）；惰性材料變成催化劑（鉑）；穩定的材料變得易燃（鋁）；在室溫下的固體變成液體（金）；絕緣體變成導體（硅）。物質在納米尺度的獨特量子和表面現象造就了納米科技的許多分支。 工具與技術 當代電子和中子的發現讓人類知道還有比我們能想像到的最小的東西還要小的物質時，對納米世界的好奇心已經萌發。當然，十九世紀10年代，可以研究納米結構的早期工具的發展才真的使納米科學和納米技術成為可能。原子力顯微鏡（AFM）和掃描隧道顯微鏡（STM）的這兩種早期的掃描探針促成了納米時代的到來。同時，基於STM的許多其它類型的掃描探針顯微鏡，使得觀測納米結構成為可能。探針的探頭可以用來操縱納米結構（這種工藝叫做位置組裝）。但是這種過程太慢了，從而到導致了各種納米光刻技術的發展，例如蘸筆納米光刻術，電子束曝光和納米壓印術。光刻是自上而下的製作技術，用來把大塊物體縮小到納米尺寸。相對的，自下而上的技術直接用原子或分子搭建更大的結構。這些技術包括化學合成，自組裝和位置組裝。 應用技術 一、奈米結晶材料（nanocrystalline materials）當物質的微結構微小化時，表面原子與內部材料原子的個數比例顯著上升，界面之原子行為對物質性質便有決定性影響。例如納米金屬結晶顆粒，展現出較佳之強度、硬度、磁特性、表面催化性等；而具納米結晶之陶瓷材料相較於一般陶瓷材料，則具較高之延展性、較不易脆裂之特性。納米結晶金屬由於其強度之增加，相當大之應用機會在於汽車業、航太業、建築業等之結構材料，例如Toyota汽車已使用新型納米結晶鋼材於其汽車產品上[來源請求]；這方面之應用，納米複合材料是另一競爭者，但於某些用途上，如汽車引擎，納米結晶金屬材料仍保有其優越性。納米結晶材料薄膜可提高表面之硬度、降低磨擦、提高耐熱性、耐化學腐蝕性等，可應用於汽車、航空業等之機械系統。在生物醫學方面，納米結晶銀有抗菌作用，而納米結晶鈦則可應用於人工關節。 二、奈米粉體（nanoparticles） 納米粉體是納米材料中種類最繁多且應用最廣泛之一類。最常見的陶瓷納米粉體（ceramic nanoparticles）可再分為二類：（一）金屬氧化物如TiO2, ZnO等（二）矽酸鹽類，通常為納米尺度之黏土薄片。納米粉體的製程，包括固相機械研磨法、液相沉澱法、溶膠－凝膠法、化學氣相沉積法等，不同之方法各有其優缺點及適用範圍。此外，納米粉體之表面覆膜與修飾，亦常是對粉體後段應用必要的處理步驟。如高濃度CO淨化觸媒－Au/TiO2，即將～10nm的金均勻分佈在TiO2載體上，以發揮其淨化功能，其中TiO2載體為溶膠－凝膠法製得之納米孔隙材料，以具備納米尺寸空間容納金納米顆粒。（一）複合材料：納米粉體最大之應用之一，在於納米高分子複合材料之開發。由於無機分散相表面積與高分子間之作用力，使複合材料之剛性大幅提升，透氣性、熱膨脹性下降，耐化學腐蝕，及保有透明性等之優點，可廣泛應用於一般民生工業，如家電器材、汽車零組件、輸送導管等耐磨結構材料上；在包裝材料上之應用，如保鮮膜、飲料瓶，則可利用其耐熱性、高阻氣性及透明等優點。Caly/Nylon之複合材料，由於分散均勻，只要添加3～4％，即可將Nylon之熔點從70℃提升至150℃，且加工性非常良好。 （二）塗佈：納米粉體塗佈具增強表面硬度、抗磨、透明等特性，已應用於建材及太陽眼鏡鏡片上，Kodak正發展以納米粉體塗佈製造防刮之x-ray底片。此外，亦有利用納米粉體塗佈光學、耐腐蝕、絕熱特性之應用開發。磁性納米粉體塗佈則可應用於資