奈米是什麼？又運用到哪些科技上？？

常常聽人家說：「現在的奈米科技真發達。

」請問什麼是奈米呢？又會運用到哪個科技或東西上呢？
奈米 (nanometer)是一個長度的單位。

1奈米 = 十億分之1米(10-9 meter)

約為分子或DNA的大小

或是頭髮寬度的十萬分之一。

奈米結構的大小約為1 ~ 100奈米

即介於分子和次微米之間。

在如此小的尺度下

古典理論已不敷使用

量子效應（quantum effect）已成為不可忽視的因素

再加上表面積所佔的比例大增

物質會呈現迴異於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。

以無人不愛的黃金為例

當它被製成金奈米粒子(nanoparticle)時

顏色不再是金黃色而呈紅色

說明了光學性質因尺度的不同而有所變化。

又如石墨因質地柔軟而被用來製作鉛筆筆芯

但同樣由碳元素構成、結構相似的碳奈米管

強度竟然遠高於不銹鋼

又具有良好的彈性

因此成為顯微探針及微電極的絕佳材料。

奈米結構除了尺寸小之外

往往還擁有高表面/體積比、高密度堆積以及高結構組合彈性的特徵。

所謂的奈米科技便是運用我們對奈米系統的了解

將原子或分子設計組合成新的奈米結構

並以其為基本「建築磚塊」（building block）

加以製作、組裝成新的材料、元件或系統。

因此

在製程的觀念上

奈米科技屬於「由小作大」（bottom up）

與半導體產業透過光罩、微影、蝕刻等「由大縮小」（top down）的製程相當不同。

奈米科技涵蓋的領域甚廣

從基礎科學橫跨至應用科學

包括物理、化學、材料、光電、生物及醫藥等。

例如奈米科技專家利用一種一端呈輪狀的合成酵素來驅動微型螺旋槳

製造出大小僅十幾奈米的分子馬達

成為分子機械上的一大突破。

又例如IBM已成功地採用半導體碳奈米管製成場效電晶體

並進一步製作出單分子邏輯閘

是為分子電子學上的一大進展。

在產業方面

奈米科技已經被公認為21世紀最重要的產業之一。

從民生消費性產業到尖端的高科技領域

都能找到與奈米科技相關的應用。

例如有名的「蓮花效應」（lotus effect）是指荷葉由於表面的奈米結構

因而具有抗水防塵的自潔功能

這個特性能用來改善高科技的戰機雷達天線罩

也可以運用來生產自潔玻璃及奈米馬桶等民生用品。

總之

人類文明在歷經前兩個世紀的機械、電子乃至於資訊科技所帶來的工業革命

第四次工業革命的腳步儼然已隨著奈米科技的興起而到來

且由於其涵蓋領域甚廣

潛在的影響範圍遠超過半導體資訊產業

因此目前世界各國無不競相投注大量的人力與資金進行相關的研究開發。

鈦酸鋇 目前政府所大力推動的奈米技術主要的係指「無機奈米材料」之開發。

本公司大力推介無機奈米材料「鈦酸鋇」奈米粉之簡介及運用範圍如下

並將於近日隆重在國內生產推出

敬請期待！

■ 光觸媒 光觸媒將是未來人類面對天敵的保命萬靈單

更是除了電子科技

另一個改善生活品質最偉大的研發貢獻。

光觸媒的簡介 鈦為地殼原素中的第四大元素

TiO2 (Titanium dioxide)二氧化鈦即為其氧合物之一

也是一種催化劑

其本身能降低化學反應能量

促使化學反應或加快其反應速度

但本身卻不因化學反應產生變化或破壞本體結構

其製造養化威力強大的氫氧自由基能力

使光觸媒TiO2極具抑菌、殺菌、脫臭

是本世紀近乎完美發明的理想環保尖兵。

-------------------------------------------------------------------------------- 什麼是TiO2的催化反應 TiO2在吸收太陽光或照明燈的紫外光後產生類似植物的光合作用

經光線反應後本身產生一組各帶正負電的電洞與電子載子

電洞具有強大的氧化能力

電子亦具有超強還原能力

在經與TiO2處上的水氣(H2O)反應後會製造出養化威力超強的(氫氣自由基)如O、O2、OH、氫氧自由機基可針對細菌(有機物質)臭味(有機物質) 做分解處理

若與UVA紫外線相互配合更能使光觸媒之活性(即分解反應)速率加倍

因為擁有製造氧化威力超強的(氫氧自由基)能力而使TiO2具有下列各項優點： -------------------------------------------------------------------------------- TiO2之優點： 一、 光觸媒(TiO2)的特性：抑菌、殺菌 以TiO2的超氧化能力(氫氧自由基)

破壞細菌的細胞膜

使細菌質流失造成細菌死亡；凝固病毒的蛋白質

抑制病毒的活性

並且捕捉、滅除空氣中浮游細菌

其能力高達99.99﹪。

1. 可滅除大腸桿菌、綠濃菌、葡萄球菌、化膿菌、白癬菌、黴菌。

2. 可分解空氣中過敏源、減少過敏性疾病及氣喘

亦可分解黴菌。

3. 改善香港腳情形

甚至痊癒

且不傷皮膚。

二、 無毒性： 經美國FDA食品檢驗中心認可TiO2為一安全物質

對人體並無傷害

更經由以下各 行業所使用之添加物得知。

1.食品工業： （a）食品加工業：作為白色添加色料 （b）食品冷凍：冷凍庫、車中所使用TiO2作為冷凍保鮮效果

可有效抑制乙醛濃度

使蔬果不致早熟而腐爛並延長保鮮時間。

2.日常生活用品： 化妝品業；隔離霜、防霜油或紫外線化妝品（抑制太陽光中UVA的活性

避免對皮膚造成直接傷害） 3.醫藥業：內服用藥（胃藥）、抗癌（光化學法） 4.養殖業：魚類養殖業、培育室（具有殺菌、藻功能） 5.光觸媒：受光後產生氫氧自由基(OH-)

與空氣中有機物質反應後即成為無毒之無機物。

一般的除臭芳香劑為一化學物質

多少會對人產生不良影響。

雖有速效性但缺乏持久性。

光觸媒本身並不參與任何殺菌除臭的反應

而只是提供反應的場所。

所以殺菌除臭能力並不因時間而被消耗衰減

具相當大的持久性。

-------------------------------------------------------------------------------- 1奈米(nano-meter)=10億分之一公尺 ; 1微米(micron-meter)=100萬分之一公尺 所以1mic-m=1000nm

通常100nm(0.1mic-m)以下始稱為奈米。

‧奈米顆粒（範圍界定於1nm to 100nm） 由於量子尺寸效應、小尺寸效應、表面和介面效應、宏觀量子隧道效應

導致其物、化性顯著變化（1） 低熔點、高比熱溶、高熱膨脹係數（2） 高反應活性、高擴散率（3） 高強度、高韌性、高塑性（4） 奇特磁性（5） 及強吸波性奈米粒子與傳統固體於力、電、熱、光、磁、化學性質不同 ‧鈦酸鋇與介電陶瓷 介電陶瓷材料通常具有相當高的電阻係數

因此在一般狀況下

介電陶瓷也常被視為絕緣體。

但是其與絕緣陶瓷不同的是在電場作用下

介電陶瓷會產生極化作用(Polarization)

利用此極 化特性可製程陶瓷電容器、濾波器、感測器、發熱體、記憶體及各種陶瓷電子元件。

在所有介 電陶瓷材料中

使用最廣也是最重要的就是鈦酸鋇(Bariun Titanate)系介電陶瓷

其中也包含修 飾鈦酸鋇陶瓷。

‧被動元件 被動元件泛指電阻、電感、電容

應用的範圍有主機板、筆記型電腦（NB）、數據機（Moden）、光碟機、掃描器（Scanner）、手機（Cell Phone）、監視器（Monitor）、電源供應器（SPS）、彩色電視、錄放影機、CD音響/VCD

是電子產品（包刮資訊及通訊產品）不可或缺的重要零件組。

■ 市場概況 1999、2000年是被動元件豐收的年度

市場因行動手機的熱賣

造成被動元件嚴重缺貨

價格一路翻揚

也造就出許多台灣產業新貴。

由經濟部技術處主辦的「ITIS2000我國產業生命之新契機研討會」於5/5舉行最後一天的會裡

本次為ITIS2000系列研討會中的第十三場次會議

討論主題為「被動元件產業現況及前景分析」探討的子題有「電阻器產業競爭力分析」、「電感器產業發展機會分析」、「電容器產業發展機會分析」、「濾波器產業現況與發展」。

以下就電阻、電感、電容器產業分述探討：電阻器依功能別可分為三類：第一類為固定式非晶片型和固定式晶片型電阻器

功能為降壓、分壓；第二類為可變式電阻器

功能為調整電路電壓；第三類為非線性電阻器、其中又可分為變阻器、熱阻器

功能分別為突破吸收、溫控/感測。

目前全球電阻器主要生產國為日本、美國、台灣

1999年台灣電阻佔全球市場佔有率為8.6%

相較1998年的6.9%

成長24%。

目前

國內不同晶片電阻使用比例為1206型（10%）、0805型（40%）、0603型（45%）、0402型（5%）

其中特別值得注意的是晶片型電阻器0402雖然使用比例只有5%；但隨著手機需求持續強勁

未來的成長性將不容忽視。

此外

隨著資訊用晶片電阻器應用範圍益形廣闊

再加上日廠轉往生產行動通訊用品

造成晶片電阻器缺貨現象

99年底至今晶片價格漲幅已達15~25%

國內電阻器市場隨著下游系統組裝業的演進以及輕薄短小的設計趨勢

主流產品已從過去的非晶片型電阻轉變為現今的晶片形電阻

雖然產業結構不變

但結構體質卻在汰換中

企業已不再以單純的系統應用為目標

轉而以挾帶系統應用向區域或國際市場挺進。

電感器功能主要是提供電磁輻射遮蔽（EMI）和濾波功能（分低、中、高頻）

產品有偏向軛、晶片電感（包括積層晶片電感/磁珠、繞線式電感）、晶片型功率線圈、抗流線圈及振盪線圈

應用範圍有主機板、筆記型電腦、LCD顯示器、光碟機、掃描機

通訊產品為手機、數據機、集線器（HUB）

此外

上包括有

數位相機（Digital Camera）、LCD Projector 、DVD Player 及電源供應器。

全球電感器供應商主要以日本企業為主

包括東方電子（Toko）、TDK、松下電子不品、村田製成所、美上美、花王（Koa）、東金電子等

而韓國和台灣的供應能力也很強。

目前

台灣電感器從業家數約有101家

從業人員約9500人

就產業結構來看

主要集中在段製程

包刮混合、鍜燒、琢磨、乾燥

從業的廠商有鈞寶、奇力新、美磊、信昌、華科、千如、大新等

前段的原料供應則是依賴中鋼和少部分的原料進口。

從電感器的應用領域和需求方向來看

因資訊、通訊、資訊家電需求持續暢旺

再加上電感器的發展將朝晶片化、小型化、排列化、模組化、積體化

不僅產能得以提昇

技術也日益精進

當然價格也向上調升

因此未來自動化生產製程絕對是必要的產品方向

研發、創新、掌握上游材料將是鞏固電感器市場的不二法門。

電容器主要是作為儲備電能之用

可分為固定電容器（包刮積層陶瓷電容、單層陶瓷電容、鉭電解電容、鋁電解電容等）和可變電容器（包刮可變空氣電容、可變薄膜電容、可變陶瓷電容）

目前

市面上嚴重缺貨的電容器類型為晶片型鉭電容和積層陶瓷電容（MLCC）。

電容器為大被動元件之一

產業特性為生產成本高漲、規格多、用量大、生命週期長、市場集中度高、客戶群廣泛以及由客戶主導產品規格的發展

未來隨著3C產品的發燒

電容器在產品的發展上朝小型化、高集積化及高性能化發展。

依據2000年Reed Electronics Research報告

1998年至2002年全球電容器市場規模分別為10

268、10

501、10

955、11

428、11

820百萬美元

而1998-2002年全球電容器市場複合成長率為3.58%

主要銷售的產品類別為鋁質電解電容、積層陶瓷電容、單層陶瓷電容、塑膠薄膜電容。

未來隨著行動通訊市場持續熱絡

電容器仍將維持水長船高的行情

目前因部分電容器產品之原材料供應仍受限於國外

因此如何加強國內相關產業上游關鍵原材料的自主性是刻不容緩的課題

另外

積極開發多樣化的電容器產品

如超級電容和電器二重層產品

以滿足系統客戶對被動三元件一次購足（One-Stop Shopping）的需求

也能為現今日益吃緊的產能提供另一條出路。

網路時代的來臨

造成對現有資訊產品的需求

而為了縮短人與人之間的空間距離

通訊產品也呈現蓬勃發展的趨勢

3C、IA、PDA等新興產品的出現

則是對被動元件造成了一股莫大的需求。

作為多項未來產品的重要關鍵零件組

包刮電阻、電感、電容

除了輕、薄、短、小不變的趨勢外

如何降低生產成本、提高產能、掌握原料、掌握2000年景氣回升的優勢、審慎進行與本業相關之投資與策略聯盟

並且著手規劃短、中、長期的戰略佈局

才是未來被動元件能否得以維持高成長和高需求的關鍵。

■ 國內被動元件市場 單位：百萬台幣 元件 項目 1996年 1997年 1998年 1999年 電阻器 生產 11348 11948 12404 15505 進口 3642 4058 4639 4392 出口 6954 7779 7509 7538 需求 8036 8227 9534 11904 電感器 生產 7880 7579 7600 8873 進口 3590 4291 5984 7234 出口 4461 4950 5557 6379 需求 7009 6920 8027 9710 電容器 生產 -- 5168 5341 6225 進口 -- 2678 2512 3027 出口 -- 4045 3930 3609 需求 -- 3801 3923 5643 濾波器 生產 -- 386 428 1010 進口 -- 2327 2828 3098 出口 -- 360 409 249 需求 -- 2353 2847 3859 資料來源：工研院材料所IT IS計畫 ■ 奈米微粉優異特性之產品應用 應用目的 利用特性 產品實例 均勻之複合組成 微粒子精密均勻質效果 塗料、反應燒結製品、固溶物、釉藥、發色陶瓷、電子陶瓷 最密堆積 可調整粒徑分布及流動性佳 火藥加工、粉末成形製品、光學材料、光電材料 穩定漿(膠)液 布朗運動粒子不易沉降 口服液、塗料、染料、化妝品、乳化液、成形稠漿、飲料、厚膜印刷用糊、鍍膜溶膠、磁性流體 即溶性 大表面積、高化學活性 食品、醫藥、染顏料 易燒結 高化學活性可降低固相反應溫度 精密陶瓷、陶瓷薄膜 造粒 粒徑微細易於排列組合 包覆、微乳膠粒、球形造粒、醫藥、染顏料、高分子材料 多孔性 膠體成形造成微孔、大表面積 UF濾膜、觸媒基材、酵素擔體、光學材料 表面優質化 粒徑微細、觸感佳、排列緻密 材料表情之塗佈或披覆、精密陶瓷製品、化妝品 材料改質 粒徑微細使元件尺寸減小 積層電路板、光纖、感測器、機能性材料 添加劑 粒徑微細易滲入孔隙 纖維染色、微粉含浸、塑膠加工、觸媒

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