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2011年2月11日 星期五

奈米 引領二十一世紀的科技主流

來源:新紀元週刊



2010-04-12公視晚間新聞(號稱"奈米商品" 部分未經過認證)



吸入奈米微粒 恐引發肺病



看不見的奈米


二零零七年十月二十三日在韓國首爾,三星電子召開新產品記者會,一個三十毫微米的奈米隨身硬碟正式亮相,這個新產品可以儲存八十部DVD電影。(AFP)

文 ◎ 王敬雅


走在街上,凡是標榜著「奈米」的商品,身價都水漲船高。到底奈米是什麼?為什麼各行各業都想和奈米沾上邊?奈米又會對我們的生活產生什麼影響?

奈米可說是二十一世紀最熱門的名詞,據信,奈米科技將會在二十一世紀扮演重要的角色。

奈米科技突飛猛進,在磁記錄、光記錄、磁光記錄方面的發展亦相當顯著。使用奈米粉末製成的磁記錄材料,可使磁帶或軟硬磁碟的記錄密度提高,資料儲存密度也相對提高。目前普通DVD的容量為4.7GB,而利用近場光學的儲存技術,研發出近場光碟片容量可達數百個GB,是一般傳統光碟片的數千倍。

不同的奈米粒子,可以製作出各種特殊功能的奈米衣料。在內衣、胸罩、眼罩加入可以釋放遠紅外線的奈米無機粒子,在人體體溫作用下,可產生遠紅外線,使血液循環順暢,消除腰酸背痛,達到促進新陳代謝的目的;加入可以抗菌除臭的奈米銀粒子,利用銀離子抗菌除臭的特性,可以產生抗菌除臭的效果;在衣料上面加入疏水性奈米粒子,使衣料表面形成奈米結構,可製造出不沾塵、不沾油、不沾水的奈米衣及奈米領帶。加入奈米碳管等導磁性金屬材料可以擋掉電磁波,避免高輻射對人體的傷害,即使水洗也不影響功能。在鞋、襪中加入奈米遠紅外線粒子、奈米光觸媒粒子及奈米銀粒子,就可做出具備抗菌、乾爽、按摩功效的奈米鞋、襪。

奈米化的電池,體積小,容量大,且轉換效率更優異。目前研發的奈米電池,以奈米燃料電池及奈米太陽電池兩種為主。奈米燃料電池是利用外在的燃料添加轉換成電能的發電裝置,只要補充燃料經由奈米觸媒轉化反應就有源源不絕的電源。可以代替汽車的內燃機,取代手機、筆記型電腦等電子產品中的電池。燃料電池可用來發電,發電效率是傳統火力發電的兩倍以上,而且不會危害到生態環境。奈米太陽電池則是將無法使用的光能轉成人類有辦法利用的電能,屬於乾淨的綠色能源。

奈米科技也可應用在藥物與治療方面。將藥物奈米化後,比較容易被小腸絨毛吸收,藥效更好。利用奈米磁粒子導航治療癌細胞,可以直接將藥物送到癌細胞部位;將奈米磁粒子注入腫瘤部位,透過高頻電磁波提升熱度,可以慢慢的將癌細胞殺死,而不會影響到正常的細胞。

兩種常見的奈米建材

一類是利用蓮葉效應,在玻璃與磁磚表面加上疏水性的奈米粒子,奈米建材因而不容易沾塵污,且下雨時水珠輕易滾落,並將髒污一起帶走,形成自潔的效果。

一類是奈米建材,是在其表面加上奈米光觸媒,由於二氧化鈦光觸媒在光照射後具有相當強的親水性,形成一層水膜,灰塵幾乎沾附在水膜表面,而不是直接沾附在自潔建材,髒污就很容易在下雨時跟著雨水一起離開;奈米光觸媒在紫外線照射下,產生自由基,這些自由基會破壞分子結構產生自潔、殺菌與除臭的功能。以超奈米技術將高分子完全發泡後,再加入奈米粒子到塗料中,可隔絕溫度,達到保溫與隔熱的功效,降低能源的消耗,可兼顧建築外型與環保。

將奈米碳管作為燃油及潤滑油添加劑,可增強燃燒速率,促進清潔燃燒,降低污染物排放。奈米碳管因具捕捉自由基的能力,有抗震添加劑功能,可增加燃油導電度及黏度。

在催化性質方面,由於奈米粒子體積非常小,表面積越大,表面原子越多代表催化的活性越大,如Fe/ZrO2奈米觸媒可提升CO+H2反應成烴類的催化能力。在複合材料方面,奈米材料的加入可提升材料的剛性、抗拉、抗折、耐熱、自身防燃性,若加入少許粘土於尼龍與聚亞醯胺,可改善吸濕性,降低一半水氣的穿透性。

如何分辨真假奈米?

市面上到處可以看到標榜著「奈米」的產品,種類之多實在讓人眼花撩亂,消費者如何分辨真假奈米?一種是透過工研院或知名大學的檢測報告來證明是奈米產品,不過可能只有受過科學訓練的人才看得懂檢測報告。於一般大眾而言,最好最快最容易的方法是檢查產品有沒有申請奈米標章。

市面上合格的奈米商品中,會有一枚形狀像似「∞」的奈米標章。這是因為由於奈米很小無法用肉眼分辨真偽,為防止假的奈米產品欺騙消費者、保障消費者權益、提升奈米產品品質形象、促進奈米產業健全發展,經濟部推動「奈米產品驗證體系」、推行「奈米標章」。

奈米產品驗證程序非常嚴謹,只有通過「奈米產品驗證體系」的奈米產品,政府才會授予奈米標章,項目包括:奈米脫臭塗料、奈米光觸媒、奈米抗菌燈管、奈米自潔陶瓷面磚、奈米抗菌陶瓷面磚、奈米防污塗料、奈米防污馬桶等等。奈米產品認證制度以奈米光觸媒抗菌燈管為例,判定的標準有三個項目:第一是原材料的粒徑大小必須小於一百奈米,第二是抗菌率必須達到標準,第三是奈米光觸媒的燈管必須符合標準,經過這三項驗證後才會獲得奈米標章。


台灣經濟部為配合國家型奈米計畫發展,特委託工研院籌組奈米產品驗證體系實施奈米產品驗證制度及標章。目前其他國家尚未有類似標章。
(經濟部工業局網站圖片)


對消費者而言,奈米標章可說是一大保障。因此消費者只要在購買奈米產品時,認明產品上是否有奈米標章,就可知道購買的奈米產品合格與否。

奈米熱潮下的省思

工業革命改變了世界,但也帶來了一些災害。奈米真的無所不能、真的安全且不會產生後遺症嗎?當科學家投身奈米世界,致力開發更多奈米產品時,「奈米科技」是否會帶來災害同樣值得思考。從西元二零零零年以來,陸續有科學家針對奈米粒子對人體健康及安全是否有危害發出警言。

科學家指出奈米材料會隨著使用時間脫落,而現有的廢水處理以及過濾系統,都無法處理這些脫落的奈米粒子。因此脫落的奈米粒子,會不會對人體與環境造成傷害呢?如果奈米粒子進入食物鏈中,會造成什麼樣的影響?另外,食品、醫藥與化妝品奈米化後,是否會對人體產生危害?因此目前臺灣的一些研究室,開始致力於研究奈米粒子的危害性,將各種奈米粒子加入到細胞中,觀察細胞各種現象,比如是否會因加入奈米粒子而死亡、突變或是增生等。重視這些可能的危害,才能讓人們享受奈米科技帶來便利的同時,又能避免災害。

::: 奈米標章介紹 :::

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