2-3超拨水奈米雨伞.ppt

* 仿生學 奈米撥水雨傘製作 路竹高中 戴嘉亨設計 陳光榮 上課 仿生的例子─帶刺的鐵絲網 　發明人：小牧童 Jeff 發明日期：年份不詳 　　地點：牧場 發明動機：看到羊群不敢接近帶刺的玫瑰花處，而跨越過柵欄到菜園吃菜 發明重點：將鐵絲剪成一小段一小段的，然後綁在柵欄上 學習自然、愛自然、與自然更親近，它絕對不會讓你失望 learned from nature 剽竊大自然的設計圖 數十億年的演化過程中，大自然發展出最經濟、最有效率、最環保的各種解決方案 仿生的例子─魔鬼粘 發明人：瑞士 George deMestral 發明日期：1948年 地點：瑞士 郊外散步回來 發明動機：將夾克上所沾的芒刺，於顯微鏡下檢視一番 發明重點：將尼龍織成兩排，其中一排為無數個小鉤子，另一排則是密密麻麻的小圓球；當兩排黏在一起時，產生相當大的粘合力 生產值：利潤以及專利費總計超過1億美元, 應用範圍廣泛，如：衣服、鞋子、錶帶、背包、汽車、降落傘、太空裝 仿生例子─壁虎膠帶 最早發現蓮葉上奈米級顆粒的德國人Prof. Dr. Wilhelm Barthlott 蓮葉表面結構 具有微米級表皮細胞與奈米級蠟質結晶 的蓮葉表面 雨傘本是用來隔絕雨水的，但在滂沱大雨中撐著雨傘，往往會被浸透的雨水滴到 就算再好的雨傘，拿進屋內也會滴水弄濕一地，而且還怕被偷 有時會使用到傘套，雖方便但不環保，加了伸縮套又很難看 進到車內又會使車子濕漉漉，整理起來很不方便 製造撥水傘的動機 蓮花效應（Lotus Effect） 主要是指蓮葉表面具有 超疏水(superhydrophobicity) 自潔(self-cleaning)的特性 R 奈米塗料 自潔效果 傳統塗料 牆面明顯留下污物痕跡，可為細菌之培養基 蓮花效應應用（1）塗料 蓮花效應應用(2) 防污、抗菌奈米馬桶 一般材質 奈米材質 奈米布 奈米領帶 奈米防水褲 蓮花效應應用(3)奈米布料 英國Pro-Idee公司研發出名為NanoNuno的「不滴水」雨傘 研發人員是從水滴自荷葉上滾落，得到研製NanoNuno的靈感 製造撥水傘的動機(續) Give it a shake – and it’s dry! 進屋前只要將它甩動一下，雨水便全被抖落，就不用將它放在屋外 此項發明被美國＜時代雜誌＞票選「 2006 年最佳發明」之其中一項 售價約 94 美元（3000 NTD） 一般奈米撥水布料製程 傳統製作奈米撥水布的方法是將奈米撥水劑塗佈布上在布料上再用烤箱或熨斗將布料加熱形成具有撥水性 由於雨傘有骨架，因此在加熱過程中，骨架接縫處不易加熱，且熨斗之重量也會迫使奈米分子平躺，降低撥水能力 除非布料尚未與骨架結合前就撥水處理，否則相當不易處理 一般奈米撥水布料製程（續） 浸 漬 定 型 乾 燥 壓 吸 約150度 利用含氟共聚合物，它是直接對織物表面進行改質處理，來達到撥水防污效果 利用氟素高分子，將布料加以含浸、壓吸、烘乾，並經過化學架橋反應，以化學鏈結的方式令含氟共聚合物與布料緊密結合 不但具有超撥水效果，而且牢度更佳，可製成長效型的超撥水產品 一般奈米撥水布料製程（續） 改變製作流程 利用瓦斯（溫度約250~400度）所產生的高溫來加熱 由於直接加熱，溫度過高會導致布料縮收燒焦變形且熱氣易流失 利用空氣對流（熱空氣向上）原理，藉由漏斗狀金屬筒將熱氣往上引導 加長加熱距離使溫度得以降溫，利用此熱空氣烘乾雨傘布料，避免高溫燒焦 製作流程 溶液以1公升水加30克布料用撥水劑配製溶液 利用噴槍將溶液強力打入布料中（有些較不易吸收） 利用瓦斯熱源將布料烘乾 乾燥後觀察水附著情況 烘烤簡圖 完成並測試 產品特性與注意事項 撥水性特佳且穩定 傘骨處較一般處理法有更佳撥水性 撥水無死角 金屬桶口溫度甚高，傘布盡量不要過於靠近以免烘破 同一加熱點勿停留過久 溶液塗佈時宜注意傘骨與傘緣是否有塗有藥品，否則烘乾後會形成局部無撥水 啟示 撥水材料必須解決的問題 如在表面用手指按了幾下（給予壓力），表面就不會再呈現超撥水性 蓮葉能自我修復，是因為表面蠟晶體會自己長回來 由於布料無法自行修復，故防潑水處理經過長久使用與多次洗滌後會慢慢流失怠盡 使用須知 使用後將傘抖一抖，使水滴不殘留在傘面 如果可以，盡量在乾燥後才收起來 使用一陣子後撥水性會降低，可利用低溫烘乾使其撥水性能恢復，減緩含氟共聚合物流失速度 如因壓力造成撥水性消失，亦可利用烘乾（吹風機）使撥水性再恢復 本製程並不保證永久具有撥水性 *