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8.科技與材料 - Coggle Diagram
8.科技與材料
石墨烯 (Graphene)
材料之王
微觀結構
碳原子以 sp2 混成軌域排列成的二維蜂巢狀晶格,厚度僅一個原子
物理特性
極高強度:比鋼強 200 倍
極佳導電:電子遷移率 (Electron Mobility) 極高,電阻率極低
極高導熱:散熱效率遠超銅與鋁
應用領域
電子元件
散熱膜:用於手機或高效能 CPU 導熱
超級電容/電池:利用高比表面積實現極速充電
複合材料
強化塑膠或塗料,增加導電性與機械強度
氣凝膠 (Aerogel)
固態煙霧 (Frozen Smoke)
製程原理
將凝膠中的液體透過「超臨界乾燥」技術替換成氣體,保留骨架但不塌陷
物理特性
極低密度
世界上最輕的固體,99.8% 是空氣
隔熱冠軍
奈米級孔洞鎖住空氣分子,阻斷熱對流,能承受 1000°C 高溫噴槍直射
實際應用
航太科技
火星探測車 (Mars Rover) 的隔熱層,保護精密儀器不受極端溫差影響
綠色建築
透光隔熱牆體,讓光線進入但阻擋熱能
形狀記憶合金 (Shape Memory Alloys, SMA)
智慧金屬
代表材料
鎳鈦合金 (Nitinol) 最為常見
運作機制
晶格相變 (Phase Transformation)
低溫時處於「麻田散鐵 (Martensite)」相,可輕易變形
加熱後轉變為「沃斯田鐵 (Austenite)」相,強制回復原始結構
兩大效應
記憶效應
變形後加熱即恢復原狀 (如:眼鏡框、牙齒矯正線)
超彈性 (Superelasticity)
在定溫下能承受極大變形並像彈簧一樣瞬間回彈 (如:心導管支架)