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負離子能量墬飾

系統編號:
980537
商品編號:
C0003
售價:
NT$ 1500
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一個奈米等於十億分之一米,大約是分子或 DNA 的大小,或是頭髮直徑的十萬分之一。奈米粒子一般是指小於 100 奈米的微粒,當材料小至奈米尺寸時,單位體積的表面積會大幅增加,因此有較高比率的原子位於材料表面,而使其具有高度的化學活性。另外,在如此小的尺度下,原子或周邊的電子會出現量子效應,其行為與巨觀材料不同。這些特性使得奈米科技成為熱門的研究領域,研究人員也積極尋求這些特殊性質的新用途。
然而怎樣才能得到這些奈米粒子呢﹖方法之一是機械研磨法,也就是「由上往下」的方式。試想要如何把銀飾「磨」成像墨水一樣的「漿」呢?單純的機械研磨當然難以達成這一目標,因為傳統機械研磨的極限大約在 100 奈米,而且成品的粒徑分布很寬,應該無法做出均勻的奈米級銀漿。
另外是採用「由下往上」的觀念,也就是在銀離子溶液中,利用化學還原劑或光線的照射激發,使銀離子獲得電子而變為金屬態的銀。奈米銀就是指奈米尺度的金屬態銀。英國化學家法拉第就曾製作出金、銀的奈米粒子,當時稱之為膠體。由於缺乏先進的分析儀器,對金屬膠體並未做進一步的探究,不過當時他確知製作出的是金屬粒子,而且粒徑很小,可以穩定懸浮在液體中。
在製作奈米銀的過程中,最重要的關鍵在於如何避免金屬微粒繼續長大,或者因彼此凝聚而變大,其中有不少的化學技巧可以使用,尤其是各種保護劑的應用,這些保護劑會吸附在微粒的表面上,抑制它們的成長或凝聚。但是有些保護劑因為會選擇性地吸附在特定晶面上,使得長出來的銀微粒具有特定的形狀,例如球形、三角形、絲狀或四方形的晶體。
當合成的奈米銀粒徑小於 50 奈米時,在布朗運動的作用下,銀粒子足以抗拒地心引力,而保護劑可以抑制粒子間的凝聚變大,因此可以得到穩定的懸浮液體,短時間內,甚至長達數周,都不會有明顯的沉澱現象。
若把奈米銀稀釋,可得到澄清透明的亮黃色液體,這是因為奈米銀在波長410奈米附近有特定的光譜吸收峰。當金屬粒子粒徑遠小於入射光波長時,表面電子因受到入射光的激發,引起集體式的偶極振盪,造成表面電子偏極化,稱為「表面電漿共振」。這種表面電漿共振現象會隨著金屬的種類、粒徑、形狀及分散溶劑的不同而有所差異,黃色是奈米銀所獨有,奈米金則是紅色。但這是在稀釋狀態下,若濃度增加,外觀顏色則由黃褐色變為墨綠色。

奈米銀的應用
隱身塗料 在過去,反射用的銀薄膜是透過像銀鏡反應的化學方法把銀沉積在基材表面上。由於奈米銀顆粒微小均一,使用一般塗布法就可使塗層達到鏡面的反射效果,施工方式簡易許多。
另因金屬銀膜對遠紅外線有高反射低發射的性質,若把奈米銀膠體直接噴塗覆蓋在高紅外線發射材料的表面上,可降低材料表面的紅外線輻射強度,使紅外線偵測器無法準確判斷是否為發熱源,而達到「隱身」效果,因此奈米銀有成為隱身塗料的潛力。
奈米銀催化劑 銀本身具有獨特的催化性質,特別是使用在烯類環氧化反應上,如乙烯反應成環氧乙烯,和甲醇選擇性氧化反應形成甲醛。它特殊的催化性質可歸因於銀易與氧分子形成化學鍵結。
近年來由於奈米科技的進步,工業界已可大量製作奈米銀。當銀顆粒尺寸縮小到奈米等級時,因為比表面積增大,活性也大幅提升,造成反應速率加快或反應溫度降低的效果,而成為具有商業競爭力的觸媒。因此可預期奈米銀會是觸媒產業的明日之星。
抗菌產品 近年來為了追求更安全衛生的環境,生活中的許多用品在設計時都把自潔抗菌等功能列入考量。抗菌劑的使用必須考慮安全性與環境保護,許多抗菌劑已經使用了很長的時間,也發揮了抗菌的功效,但由於它們會持續釋放出毒性物質污染環境,這類的抗菌劑已逐漸被禁止使用,取而代之的是金屬銀的奈米粒子。
銀離子對於細菌的毒性及生物體的刺激性已是大家習知的事實,一般認為銀離子會使 DNA 失去複製蛋白質的能力,而且銀離子也會與蛋白質上的某些官能基形成鍵結,因而使蛋白質受損。奈米銀的抗菌效果又是如何達成的呢?它的抗菌機制為何?學者傾向的解釋是金屬粒子表面有一層氧化物,氧化銀在水中會水解成銀離子與氫氧根離子,其中溶出的微量銀離子便是造成抗菌效果的根源。
抗菌纖維:每天穿在身上的貼身衣物,醫療用的床單被套、止血紗布等,都有抗菌的需求,利用奈米銀抗菌技術可達到抑制有害病菌
。從最常見的天然棉纖維到聚酯、尼龍等人造纖維,許多研究者用各種方法把奈米銀微粒散布到這些纖維上,希望能製作出具有抗菌效果又耐水洗的纖維材料。
把奈米銀微粒均勻地散布到纖維上,主要有兩種方式。最常見的是在布料染整時以奈米銀懸浮液為染料,先把清潔的布料放入奈米銀懸浮液中浸漬,再加壓使懸浮液均勻吸收到纖維內,並壓除過多的液體,最後再控制乾燥過程把奈米銀微粒固定在布料纖維上。
另一種處理方式是直接在纖維表面上還原出奈米銀微粒。2003 年 Yuranova 等人曾使用電漿及紫外光對人造纖維進行表面改質,再把纖維浸漬在硝酸銀水溶液中,使銀離子與纖維表面上的官能基螯合後,加入還原劑使銀離子還原成金屬粒子,並且直接連結在纖維表面上。

奈米銀應用的未來
把銀奈米化後所得到的大表面積,會使銀的功能大幅增加,同時也因新功能的出現,連帶開發出許多奈米銀的新應用。例如均勻分散在溶液中的高濃度奈米銀膠體,可以利用噴墨技術製作導電線路,應用於電子工業中,取代步驟繁瑣且消耗許多化學材料的上光阻、曝光、顯影、蝕刻等製程。
此外,因為銀墨水容易塗布,所以也可利用銀微粒對遠紅外線有效反射的特性製作銀薄膜,使奈米銀粒具有做為隱身材料的潛力。不過來自奈米銀的抗菌效用,大概是目前最容易實現的應用領域,不少民生商品業已推出,希望藉由持續的研究,奈米銀可以為人們做出更大的貢獻。
資料來源:《科學發展》