李珣瑛
奈米科技從被發明到現在,應用面已經涵蓋食、衣、住、行等,進駐我們的生活。工研院材料與化工研究所所長蘇宗粲形容:「奈米材料小得看不見,但它的應用卻又處處可見」。
舉凡衛浴器材的抗菌、奈米銀的纖維紡織品、具有自潔功能的高鐵玻璃窗和便於清理的節能屋等,種種創新應用都源於奈米科技。隨著奈米材料持續普及與創新,接下來奈米技術還要為人類的生活,帶來什麼樣的改變呢?
蘇宗粲擔任奈米國家型計畫共同主持人之一,她說,奈米技術可以強化食物保鮮的效果,若發展出整合奈米技術的保鮮材料,食品即使沒有添加防腐劑,保鮮期也能長達數年以上,讓消費者食用得更安心。
奈米黏土 阻水阻氣阻菌
蘇宗粲指出,食物保鮮的原理就是不讓細菌孳生,利用「奈米黏土」能夠阻水、阻氣、阻菌的特性,加入分散的技術,將奈米黏土的高分子單體包裝材料一層一層撐開來,細菌即使穿越重重障礙,仍難以達到食物端,如此就能達到大幅延長食品的保鮮期的目的。
在衣著的應用方面,目前市面上熱銷的涼感衣,就是加入機能奈米微粒配方技術,縱向結合紡織的上、中、下游廠商,並橫向跨異業結合:特用化學品、創意工作室、設計師與通路、品牌業者,開發出環保與機能性高附加價值紡織品。
機能織品 防汙輕薄保暖
蘇宗粲說,未來更輕薄的保暖衣、不會髒的衣服,都可在此模式一一開發出來。其實,具有防汙功能的玻璃、塗料都已經應用在日常生活中了,其原理就是將「蓮花出汙泥而不染」的奈米技術,應用在人類生活周遭的材料上。
在「住」的應用面,工研院以奈米有機無機混成與結構改質技術,開發出「耐久性建築用戶外塗料」,耐候加速試驗可超過15年以上,大幅改善傳統建築戶外塗料無法承受長期日光紫外線照射問題,延長建材的使用壽命。
同時,針對全球關切的海水淡化與汙水處理需求,工研院開發的新型高通量「奈米纖維濾膜」,能顯著降低過濾海水或污水所需操作壓力,針對海水除鹽的效能相近於傳統的複合聚醯胺膜,進而達到節能效果。
至於在「行」的應用面,各界積極研發具有自我修護功能的防蝕塗料,可應用在管線複雜且易被腐蝕的石化廠上,大量應用後,可大幅減少石化廠的管線災害。
奈米也可以應用在育樂用途,包括軟性電子與觸控螢幕。
奈米碳管與奈米銀因為具備高導電且可彎曲的特性,已有廠商在研發替代觸控面板所需使用的透明導電膜(ITO)的可行性,甚至做為軟性電子的導電材料,使3C產品可以折疊、便於攜帶,在外型和應用都能有更多的創新。
生醫應用 抑制腫瘤生長
此外,奈米技術還也可以應用在生醫領域。工研院研發可裝載奈米化抗癌藥物的注射型水膠,具備長效釋控功能,可在腫瘤內或鄰近位置藉由酸鹼度釋放高濃度的藥物,長期有效抑制腫瘤生長,也因局部給藥方式,降低全身性的藥物副作用。
蘇宗粲說,未來除了癌症之外,奈米技術還可應用於精神分裂症、風濕性關節炎、荷爾蒙補充等慢性疾病,具有多樣廣泛的應用。
因應未來健康照護的需求,工研院開發的軟性感測及觸控元件材料,可無間隙貼附於人體或衣物而提高舒適性、材料剛性相近於人體以減小波傳損失,製造成本與國際產品相比,具有競爭優勢。
閱讀祕書/奈米科技
奈米是小之又小、微乎其微的長度單位,約為分子或DNA的大小,相當於一根頭髮寬度的十萬分之一。奈米這種微小的尺度,在自然界早已存在,諸如:蝴蝶的翅膀、蓮花的葉子、壁虎的腳趾上都有奈米級的絨毛。
研究人員效法大自然,在奈米尺度下操控原子、分子,組合成新的奈米尺度結構,展現新的機能與特性,並活用奈米尺度下表現出來的特殊物性、化性和生物性質,投入創新材料、製程、元件和系統產品的科技,進而開發出防汙塗料、自潔玻璃、生物晶片等新應用。
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