化學(xué)與及先進(jìn)科技

化學(xué)與及先進(jìn)科技

化學(xué)與先進(jìn)科技化學(xué)是創(chuàng)造性的中心科學(xué)，化學(xué)家綜合、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)及分析化學(xué)等知識(shí)。以系統(tǒng)化的理論為根本，研發(fā)出實(shí)用的技術(shù)與材料，例如：最近發(fā)展中的奈米技術(shù)、智慧材料、燃料電池及生技制藥等。4-34-3.1材料科學(xué)4-3.2奈米技術(shù)4-3.3

生物技術(shù)化學(xué)與先進(jìn)科技4-3學(xué)習(xí)目標(biāo)：

了解化學(xué)、化工對(duì)先進(jìn)科技發(fā)展的重要?；瘜W(xué)與先進(jìn)科技4-3光電化學(xué)電池導(dǎo)電聚合物陶瓷材料復(fù)合材料跳至4-3.2奈米材料材料科學(xué)4-3.1是一種結(jié)合太陽(yáng)能與電化學(xué)的反應(yīng)。光電半導(dǎo)體材料激發(fā)出電子與電洞(代號(hào)h+)而產(chǎn)生電流有些材料能于水中使陽(yáng)極照光進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧陰極進(jìn)行還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫4-3.1光電化學(xué)電池材料科學(xué)在有陽(yáng)光時(shí)，除可供電外，還可電解水，產(chǎn)生氫與氧，而將光能儲(chǔ)存為化學(xué)能。無(wú)陽(yáng)光時(shí)，則改用燃料電池，繼續(xù)供電。4-3.1光電化學(xué)電池材料科學(xué)是一種結(jié)合太陽(yáng)能與電化學(xué)的反應(yīng)?？蓪?dǎo)電或半導(dǎo)電的聚合物。由于成本低，可快速大量生產(chǎn)，因此未來(lái)可能取代硅，作為制造集成電路的原料。應(yīng)用：攝影膠卷所需的抗靜電材料、計(jì)算機(jī)顯示器的防電磁輻射罩、太陽(yáng)能電池、移動(dòng)電話(huà)顯示器、迷你電視屏幕、光電屋瓦。4-3.1導(dǎo)電聚合物材料科學(xué)4-3.1陶瓷材料材料科學(xué)隨著陶瓷材料技術(shù)的發(fā)展，人們生產(chǎn)出具有超強(qiáng)、耐高溫、比金屬質(zhì)量輕等特性的陶瓷，例如：二氧化鋯(ZrO2)和氧化釔(Y2O3)組成的天然礦粉，在高溫焙燒，打磨拋光后，所制成的陶瓷表帶，材質(zhì)如玉石，不傷肌膚，感覺(jué)滑潤(rùn)舒適，為表業(yè)界、科技時(shí)尚的新寵。4-3.1陶瓷材料材料科學(xué)采用二氧化鋯制作成的陶瓷刀切割食物，不會(huì)殘留異味或金屬味，也不會(huì)藏污納垢；并具有易沖洗及輕薄銳利等好處。碳化硅(SiC)作為汽、機(jī)車(chē)陶瓷引擎的材料，比傳統(tǒng)合金引擎更能節(jié)省燃料的耗費(fèi)。類(lèi)似上述結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料在自然界中極為常見(jiàn)，

例如：貝殼的結(jié)構(gòu)，由微米級(jí)平板狀碳酸鈣構(gòu)成，其間隔縫隙富含有機(jī)物質(zhì)作緩沖體，當(dāng)受外力沖擊時(shí)，碳酸鈣會(huì)把力量傳遞給具彈性的有機(jī)物質(zhì)，再藉由內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)，將能量轉(zhuǎn)換成熱能而釋放出來(lái)，使得碳酸鈣的結(jié)構(gòu)不被破壞，貝殼也因此不致碎裂?？茖W(xué)家應(yīng)用此種原理，采用先進(jìn)科技，制成帶有治療功能的羥基磷灰石陶瓷的奈米象牙質(zhì)復(fù)合材料，即生物陶瓷的一種復(fù)合材料，可用于制造牙科植入物和人造骨骼等。4-3.1復(fù)合材料材料科學(xué)4-3.1液晶材料科學(xué)液晶是具結(jié)晶性的液體﹐其組成物質(zhì)是一種有機(jī)化合物，可利用電場(chǎng)控制液晶分子的排列，進(jìn)而影響光線(xiàn)的穿透性，可作為光的開(kāi)關(guān)，被廣泛用來(lái)制作液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)。奈米技術(shù)是當(dāng)前熱門(mén)的先進(jìn)技術(shù)。奈米尺寸的物質(zhì)，其性質(zhì)與巨觀(guān)尺度的塊材有極大的差異。借著操作、控制原子或分子，可制得許多具有特殊機(jī)能與性質(zhì)的奈米材料。茲以奈米碳管(carbonnanotube﹐CNT)、奈米二氧化鈦(nano-TiO2)為例：4-3.2奈米材料奈米技術(shù)4-3.2奈米材料奈米技術(shù)奈米碳管是1991年日本NEC公司的飯島澄男(S.

Iijima，1939～)于研究碳簇時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)。奈米碳管是目前自然界中已知最細(xì)的管子，具有高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度、高柔軟度及化性穩(wěn)定等特點(diǎn)。可用于制作原子力顯微鏡的掃描探針、紙電池及場(chǎng)發(fā)射顯示器等。4-3.2奈米技術(shù)奈米二氧化鈦多用于光觸媒(photocatalyst)，能靠紫外光消毒及殺菌，已有一些商品產(chǎn)銷(xiāo)于市，例如：奈米光觸媒家電、防曬油中的遮光劑、光觸媒口罩等。早自1942年起，即開(kāi)始運(yùn)用化工技術(shù)量產(chǎn)盤(pán)尼西林(penicillin，又名青霉素)。新式的制藥技術(shù)則利用基因轉(zhuǎn)殖，開(kāi)啟了生物技術(shù)的新方向。美國(guó)生化學(xué)家穆勒斯發(fā)明聚合酶鏈鎖反應(yīng)(polymerasechainreaction，PCR)，于1993年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。生物技術(shù)4-3.3聚合酶鏈鎖反應(yīng)(polymerasechainreaction，PCR)是普遍被采用的一項(xiàng)技術(shù)。PCR相當(dāng)于DNA的拷貝機(jī)，可使微量的DNA擴(kuò)增到足以被儀器檢測(cè)出的數(shù)量，進(jìn)而診斷遺傳病的發(fā)生率，作為CSI(CrimeSceneInvestigation)犯罪現(xiàn)場(chǎng)微量血跡的調(diào)查及親子鑒定的遺傳指紋(geneticfingerprinting)等。生物技術(shù)4-3.3硬水是含有鈣離子或鎂離子的水，其中含有碳酸氫根者，稱(chēng)為暫時(shí)硬水；但若含有氯離子或硫酸根者，加熱的方法不能降低其硬度，則稱(chēng)為永久硬水。自來(lái)水的凈化是經(jīng)過(guò)沉降、過(guò)濾、消毒、入庫(kù)。本章摘要CH44-1生活中的化學(xué)生化需氧量（BOD）是水的污染程度可用微生物分解有機(jī)廢料的耗氧總量來(lái)表示?；瘜W(xué)需氧量（COD）是水的污染程度以化學(xué)方法氧化需氧廢料所需要氧的總量來(lái)表示。本章摘要CH44-1生活中的化學(xué)本章摘要CH44-2化學(xué)與永續(xù)發(fā)展行政院

環(huán)境保護(hù)署公布“資源循環(huán)利用法草案”

的5R，是減量（Reduction）、再使用（Reuse）、

物料回收（Recycling）、能源回收（EnergyRecovery）、新生土地（LandReclamation）。綠色化學(xué)是利用化學(xué)原理，以原子經(jīng)濟(jì)為原則，

研究如何在制造產(chǎn)物的過(guò)程中，充分利用原料，

將