全国高职学生104年度化工群专题暨创意制作竞赛.docVIP

全國高職學生104年度專題暨創意製作競賽 「專題組」作品說明書封面 群 別：化工群 作品名稱：奈米の好聚好散  全國高職學生104年度專題暨創意製作競賽 「專題組」作品說明書內頁 奈米の好聚好散 在奈米粉體中最常遇到的就是團聚的。而磁性粒子間的相異磁矩端會互相吸引，進而順著一個磁場方向排列(鏈狀)。再來是奈米粒子的顆粒細小，比表面積很大，表面能高，且配位嚴重不足，使它在水溶液中易於團聚。奈米團聚嚴重影響了其應用。因此，尋求有效的分散方法是克服奈米TiO顆粒團聚、拓展應用領域。為了解決奈米團聚我們面活性劑，奈米粉體Ti2分散的影響。面活性劑避免奈米粉體再次團聚。例如：離子型面活性劑可以使固體粒子在接近時產生電斥力，進而使固體粒子分散功能為提供液晶顯示器一個均勻的面光源，主要功能是將透過導光板的光線做散射處理，以達到霧化的效果。若無擴散膜，就會看到一，有橫向的明暗分明的亮度，亮度就不會均勻，筆記型電腦或液晶螢幕，就會看到導光板上的一點一點的亮光，與亮點周圍暗帶呈現明顯對比。TiO2)與界面活性劑間的關係」，能夠讓我們學以致用。 相關課程單元：基礎化工(一) 第五章—表面張力 參、研究方法 一、奈米團聚現象當磁性材料下降到奈米尺寸會具有兩種特性，一是所謂的高矯頑力，矯頑力是消除餘磁所需外加的反向磁場大小，所以矯頑力不會等於零。二是超順磁性，因這些奈米粒子的磁化方向不固定在一個易磁化方向，易磁化方向作無規律的變化，這為超順磁性。但可別忘了考慮磁性粒子間的相異磁矩端會互相吸引，進而順著一個磁場方向排列(鏈狀)。再來是奈米粒子的表面能較高，根據熱力學定律必須減少表面積以降低表面能，這也是形成團聚的原因，也是為何在磁性流體裡的磁性奈米粒子，需裹覆上界面活性分子的原因。 奈米粒子的團聚(aggregation)會降低的表面積和體積的反應性，是最主要的物理性作用，由於顆粒總體規模的增加，影響他們在多孔介質中的傳輸、沉澱、反應、吸收的有機體和毒性。團聚現象包含兩種形式：均相團聚(homoaggregation)與異相團聚 (heteroaggregation)，前者是同類奈米顆粒的聚集，後者是奈米顆粒與環境中其它顆粒的聚集。一般而言，在環境中，異相團聚發生的機會較高，除了會造成顆粒粒徑的增加與移動性的降低外，也會使奈米顆粒的行為傾向於較大顆粒(如黏土)的行為。奈米顆粒的均相團聚使顆粒粒徑增加，原有之光化學作用能力將降低；透過異相團聚使奈米顆粒與較大顆粒結合，固定於環境介質表面，或在其表面形成團聚現象。 圖一、奈米粒子凝集示意圖 二、奈米粒子分散原理 奈米粉體仍無法成功地被應用於量產階段，其主要原因為生產者尚未將傳統工業於奈米化及未掌握住所有製程之轉化條件，其中包括製程之設計、奈米粉體之前處理、奈米粉體之轉化條件等。尤其是奈米粉體因凡得瓦爾力之作用易產生團聚之現象，若只靠傳統之分散技術，並無法將奈米粉體分散開來，因此若要成功地將傳統工業奈米化，首先要瞭解的關鍵技術，即是如何先將奈米粉體適當地轉化，使其於添加到下一個界面後仍為奈米粒子。一般如果利用三滾筒分散機、珠磨機等分散研磨設備，只能將材料分散研磨到微米或次微米級，很難達到奈米的尺度!其主要原因為一旦材料之顆粒大小被機械力分散研磨奈米化後，此時粉體之比表面積急遽增加，凡得瓦爾力效應及布朗 運動轉為明顯，粉體因而容易再度凝聚在一起，所以不管再怎麼分散研磨，粒徑總是降不下來。一般處理漿料界面的方法，有藉由複雜交互作用力，如靜電排斥力、立體 排斥力及體積排除作用力（Electrostatic, steric and excluded volume interaction）等力形成固體或液體界面的穩定狀態，其目的不外乎是避免粉體再凝聚之產生，其中最簡單的方法為藉由pH值的調整來讓奈米粉體表面帶電荷，使粉體與粉體間產生電斥力( electric repulsion )。然而奈米粉體因受限於其最終產品應用及配方之限制，適用此方法之應用並不多。第二種常用的方法為藉由立體排斥作用力來形成固體與固體、固體與液體間的穩定狀態，此方法最常選用具高分子量之高分子或單體來當分散劑。當漿料之粒徑要求為微米或次微米時，此方法效果相當好；但當所欲分散或研磨之漿料的粒徑要求小於100 nm時，若仍選用具高分子量之高分子或單體來當分散劑，當粉體被奈米化時，漿料內之大部分體積已被高分子量之高分子或單體所形成之障礙物所佔據，此時漿料容易遇到下列之問題：(a)固成分大幅降低，一般為 35 % wt以下，(b)漿料之黏滯性因而提高,不利研磨機內小磨球之運動，導致最後之粒徑降不下來，(c)粉體容易產生再凝聚之現象，導致奈米現象無法產生。 分散劑用量對TIO2水懸浮液粘度的影響高比表面積的微米級TiO2