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CH6科技與材料 - Coggle Diagram
CH6科技與材料
6-1 材料概論
金屬材料
鐵金屬:以鐵為基，如鋼、不鏽鋼 (71%鐵、18%鉻、8%鎳)
非鐵金屬： 銅、鋁、鎳、鈦等
合金應用
碳鋼： 刀具、鋼纜、彈簧
青銅 (銅錫)： 軸承、齒輪、眼鏡架彈簧
黃銅 (銅鋅)： 汽車零件、硬體緊固件
白銅 (銅鎳)： 造船、醫療器械、樂器
新興技術： 高清淨化合金 (控制內部缺陷，用於電腦、航太、人工關節)
高分子材料
塑膠 (熱塑性)： 受熱軟化，如 PE (包裝袋)、PP (瓶罐)、PVC (管材)、PS (文具)、尼龍 (齒輪)、鐵氟龍 (軸承
塑膠 (熱固性)： 加熱硬化不再變形，如 酚醛樹脂 (電器零件)、尿素樹脂 (餐具)、環氧樹脂 (高級塗料)、聚胺基甲酸酯 (泡棉)
彈性體： 橡膠材料 (輪胎、保齡球)
陶瓷材料
傳統陶瓷： 原料為黏土、石英、長石 (日用品、建築磚瓦)
工程陶瓷： 高純度原料 (氧化鋁、碳化矽)，具備功能性 (電、聲、光、磁轉換)
複合材料
組成： 結合兩種以上材料 (如合金、玻璃纖維強化塑膠 FRP)
強化纖維： 玻璃纖維 (最廣泛)、醯胺纖維 (耐熱耐強力)、碳纖維 (高硬度、輕量，用於賽車、飛機)
電子材料
半導體： 導電性介於金屬與絕緣體間 (如矽 Si、鍺 Ge)
類型： p-型 (添加IIIA族)、n-型 (添加VA族)
6-2 科技與奈米材料
基礎概念
定義： 1奈米 (nm) =1米的十億分之一
奈米級結構材料： 結晶體大小介於 1~100nm
特性： 大表面積效應、量子效應，性質 (磁、光、熱、機械) 迥異於塊材
自然界的啟發 (生物仿生)
蓮葉效應： 自潔功能，不沾污泥
蛾眼效應： 低反射性，用於夜間偽裝與抗反射玻璃
生物導航： 蜜蜂體內的磁性奈米粒子
商品化與前瞻應用
生活： 自潔玻璃、防塵塗料 (室外牆面淨化空氣)
醫療： 奈米金試劑 (疾病診斷)、微型送藥膠囊、奈米感測器 (偵測血管或癌症)
工業： 提高材料耐刮強度 (如聚碳酸酯 PC 表面噴塗)
6-3 材料科學與生活
歷史演進： 三次科技革命 (紡紗機、火車輪船、飛機電腦)
食衣住行應用
資訊電子： IC 積體電路使電腦輕薄短小、光學產品 (CD/DVD)
醫療美容： 雷射手術、人工關節、生醫感測器
交通航太： 磁浮列車、輕巧耐高溫合金 (鋁鋰合金、鈦合金)
環保與能源 (永續發展)
資源回收： 再生紙、鋁金屬回收 (減少 95% 能耗)、電子垃圾煉金 (回收黃金)
環境監測： 氣體感測器 (PM2.5、重金屬)、水質監測、噪音分貝機
新能源開發： 太陽能 (計算機、飛機)、風能、氫氧燃料電池 (零排放汽車)