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CH6科技與材料 - Coggle Diagram

- - - - 特性：導電、導熱、金屬光澤、延展性
      - 合金定義：多種金屬或金屬+非金屬結合
      - 常見合金與分類：
        
        碳鋼（鐵 + 碳）
        
        青銅（銅 + 錫）
        
        黃銅（銅 + 鋅）
        
        白銅（銅 + 鎳）
        
        白鐵（鐵鍍鋅）
        
        馬口鐵（鐵鍍錫）
  - - - 組成：碳、氫及非金屬為基礎
      - 特性：分子結構大、低密度、性能柔軟
      - 兩大分類：
        
        彈膠體：即橡膠（例：汽車輪胎、保齡球）
        
        塑膠材料：聚合反應合成（⚠️ 注意：需防範環境荷爾蒙/慢毒性）
      - 常見塑膠種類：
        
        熱塑性：聚醯胺(尼龍/PA) 可做漁網、齒輪；聚四氟乙烯(鐵氟龍/PTFE) 可耐熱、絕緣
        
        熱固性：酚醛樹脂(PF) 可做電器外殼、把手；尿醛樹脂可做碗盤、桌面材料
  - - - 組成與鍵結：金屬 + 非金屬（共價鍵、離子鍵、混成鍵）
      - 兩大分類：
        
        傳統陶瓷（三大原料）：
        
        黏土（可塑性、層狀結構）
        
        石英（提供胚體耐熔骨架、提高機械性）
        
        長石（擔任助熔劑、降低燒成溫度）
        
        工程陶瓷
        
        功能陶瓷（熱、電、聲、光、磁轉換）
        
        生物陶瓷（用於人體/動物肌體生理功能）
        
        結構陶瓷（承受荷重、耐腐蝕/高溫/耐磨）
  - - - 定義：組合兩種或以上材料，創造出比單一材料更佳的性質（例：普通碳鋼、FRP）
      - 纖維強化塑膠 (FRP) 三大纖維：
        
        玻璃纖維：最廣泛、最經濟（例：運動器具、電路板）
        
        醯胺纖維：耐熱、耐強力（例：防彈背心、纜繩、雨衣）
        
        碳纖維：昂貴、高強度、質輕、低熱膨脹（例：賽車、飛機、競技器材）
  - - - 定義：用於電子方面特別視微的材料，所有電子元件的基礎（例：矽、鎵、鍺）
      - 核心：半導體 (Semiconductor)：
        
        定義：導電性介於金屬與絕緣體之間
        
        基礎：IVA 族元素（矽、鍺）
        
        分類（摻雜）：
        
        p型半導體：添加 IIIA 族元素（如硼、鎵）
        
        n型半導體：添加 VA 族元素（如氮、砷）
- - - - 蜜蜂的導航系統：蜜蜂身體內存在一種磁性的奈米粒子，具有羅盤的功能，成為蜜蜂飛行時的衛星導航系統，不致迷失方向。
      - 蓮花效應（出淤泥而不染）：蓮葉表面具備精巧的奈米結構，使污泥及水珠只能在荷葉表面上滾動，不會沾附在荷葉上。
      - 古代鑄劍工藝：中國古代的鑄劍大師可能已創造了奈米晶體結構，使得凡鐵鐵鑄成寶劍不鏽蝕，又能削鐵如泥。
      - 生物結構色彩：大美藍蝶、珠光鳳蝶、孔雀、海中蠕蟲、金龜子和吉丁蟲等，其美麗鮮豔的翅膀顏色，都是奈米結構反射特定波長的結果。
  - - - 鯊魚膚（塑膠薄膜）：具有精確定義表面粗糙度的塑膠薄膜，塗在飛機表面上，可減少流體阻力，降低燃料消耗大約 3%。
      - 奈米玻璃：利用蓮花效應，使擦洗窗戶和牆壁成為歷史，雨水即可沖刷污垢，造福愛車族與家庭主婦，但也會對清洗玻璃帷幕的工人造成衝擊。
      - 防塵粉刷塑料（德國）：室外防塵漆料奈米化，雨水一來就清潔溜溜，且粉體材料奈米化能「使牆壁會呼吸」，形同森林般淨化空氣。
      - 聚碳酸酯高耐刮塗層：汽車窗戶玻璃常因表面易刮傷而困擾，利用化學奈米技術進行高科技噴塗，可使聚碳酸酯表面獲得像玻璃般的高耐刮強度。
- - - - 1. 教育與陪伴應用
        
        陪伴學習機器人：結合 3D 動畫融入學習課程，建立有溫度的學習。當學生有不懂的地方，AI 機器人可做反覆的練習、諮詢與思索，扭轉迷思，打破時空限制，達到強化學習的效果。
      - 2. 影像與視覺應用 (GAN 技術)
        
        GAN（生成對抗網路）：結合演算法與大數據，能生成許多幾可亂真的照片。
        
        影像辨識與處理應用：人臉辨識系統準確率達 99~100%。廣泛應用於電腦開機、門禁管制、金融消費支付、影像分類、服裝設計開發、室內設計、自駕車引導、太陽能車款設計、美姿美儀訓練與醫療診斷。
        
        未來商機：應用在汽車流量調控、工廠貨物運送與 X 光片確認。
      - 3. 自然語言處理 (NLP)
        
        透過語素分析、詞性分解，讓機器人了解人類語言的語法與語意。
        
        應用場景：文書分類、自動摘要、機械翻譯。例如：多國語言翻譯機讓隨身旅行溝通無礙，商業貿易對話中老闆不用再帶秘書，亦可用於語言學習訓練、詩詞的生成。
      - 4. 語音處理應用
        
        將給定的聲音拆解成音速（phoneme），推測出對應的詞彙。
        
        應用場景：語音辨識、語音合成、音質轉換、音樂生成，以及聊天陪伴 AI 機器人，引導適性的心靈溝通。
- - - - 再生資源：如再生紙、鋁製汽車、電腦煉製黃金等。
        
        環境感測器：
        
        氣體感測器：用於水質污染感測器、噪音分貝機的發明。
        
        環境監測：應用在空氣、水質和噪音污染的測定，對環境品質檢測上增進不少幫助。
    - - 永續綠能：包含太陽能、風能、水能等發電形式。
        
        太陽能材料的應用：特別是太陽能的開發利用是目前最迫切的議題，目前已成功應用在：熱水器、計算機等方面。
        
        未來展望：未來太陽能飛機、太陽能車、太陽能機車與太陽能船將會陸續呈現在眾人眼前。