授課題目:導電高分子材料與應用
業界講師:楊偉達博士
任職單位:工研院材化所
材料與化工研究所
電子材料及元件研究組
高寬頻先進構裝材料研究室 主任
上課時間:100.11.24(9:20-12:10)
1.能帶理論(band theory):
電子導體能夠傳遞電流的主因,在於物質中的自由電子之遷徙,使之具有導電性質。
2.導電塑膠的導電原理:
主鏈具有一連串共軛結構(單鍵、雙鍵相互交錯、重覆排列的結構)
導電度也會受到電子是否能從一個鏈跳到另一個鏈而有所影響
聚合物鏈若能整齊地排列,會提升塑膠物質導電能力
電子導體能夠傳遞電流的主因,在於物質中的自由電子之遷徙,使之具有導電性質。
2.導電塑膠的導電原理:
主鏈具有一連串共軛結構(單鍵、雙鍵相互交錯、重覆排列的結構)
導電度也會受到電子是否能從一個鏈跳到另一個鏈而有所影響
聚合物鏈若能整齊地排列,會提升塑膠物質導電能力
3.奈米是什麼?
「奈米」是英文 nanometer 的譯名,還有一種說法是源自拉丁文「NANO」,意思是「矮小」。奈米是一種長度單位,數學符號為nm;一奈米為百萬分之一公釐,也就是十億分之一公尺(10-9米),相當於4個原子的直徑,是10個氫原子並排起來的長度。 由奈米材料組成的物質,是看不到、摸不著的微細物質,如果用實物來比較:人的頭髮一般直徑為 20至50 微米,約2萬至5萬奈米長;一個典型的病毒大約有100奈米長。
4.奈米材料:
性質:與傳統塊材差異甚大。例如金的正常熔點為1063℃,但2nm金微粒的熔點則低於400℃ 。奈米材料粒徑越小表面原子的數目就越多,使得奈米材料比塊材具有更高的化學反應性。
5.奈米科技 :
是指對於尺寸介於1nm ~ 100nm之間的物質的物性研究(奈米科學)、及對於該物質材料的製造、量測、操縱、組裝的技術(奈米技術)。
6.奈米的應用:
「奈米」是英文 nanometer 的譯名,還有一種說法是源自拉丁文「NANO」,意思是「矮小」。奈米是一種長度單位,數學符號為nm;一奈米為百萬分之一公釐,也就是十億分之一公尺(10-9米),相當於4個原子的直徑,是10個氫原子並排起來的長度。 由奈米材料組成的物質,是看不到、摸不著的微細物質,如果用實物來比較:人的頭髮一般直徑為 20至50 微米,約2萬至5萬奈米長;一個典型的病毒大約有100奈米長。
4.奈米材料:
性質:與傳統塊材差異甚大。例如金的正常熔點為1063℃,但2nm金微粒的熔點則低於400℃ 。奈米材料粒徑越小表面原子的數目就越多,使得奈米材料比塊材具有更高的化學反應性。
5.奈米科技 :
是指對於尺寸介於1nm ~ 100nm之間的物質的物性研究(奈米科學)、及對於該物質材料的製造、量測、操縱、組裝的技術(奈米技術)。
6.奈米的應用:
- 奈米銅材─銅是「良導體」,奈米銅是「絕緣體」。
- 奈米瓷材─瓷器是「易碎品」,奈米瓷器材料「在室溫下可任意彎曲」 。
- 奈米光碟─容量為普通光碟容量的「100萬倍」 。
- 顯示器─奈米顯示器「薄如紙片」,耗電量極低,可捲曲攜帶 。
奈米碳管:
- 結構:由石墨捲曲而成的中空管狀結構,是一維奈米材料。
- 特性:質量輕,優異彈性、機械強度、熱傳導性、化學穩定性與吸附氣體能力等特性 。
- 應用:可應用於顯示器、化學感測器、奈米溫度計、燃料電池的儲氫材料、高強度複合材料等。
奈米碳管的電學特性:
- 不同類型的奈米碳管其導電性能也不相同。
- 單臂奈米管具有金屬的導電性。
- 1/3 鋸齒形的 CNT 具有金屬性質
- 2/3 對掌形的 CNT 具有半導體的性質。
- 半導體性奈米碳管隨著直徑的增加而帶隙 (BandGap)變窄,在大直徑情況下帶隙為零,呈現金屬的性質 。
- 由於奈米碳管內流動的電子受到量子限域所致,電子在奈米碳管中通常只能在同一層石墨片中沿著奈米碳管的軸向運動,沿徑向的運動,沿徑向的運動將受到很大限制。
奈米碳管特性:
- 奈米碳管的楊氏模量和剪切模量都與金剛石相當,強度是鋼的100倍,最大延伸率可達20%,具有良好的韌性,而密度卻只有鋼的1/6,是一種新型的超級纖維材料。
- 奈米碳管有優異的電導特性,由於碳奈米管內流動的電子,在碳奈米管中只能在同一層石墨片中沿著軸向運動,沿徑向運動受到限制。