知識就是力量: 奈米科技與生活

本文將以食、衣、住、行、育、樂及醫療美容等七大方向，分別探討奈米科技為人類帶來之福祉。由於範圍廣闊，本文就日常生活常見之事物，精簡的舉一些例子說明，包含已產業化的應用或仍在研發中之科技。

1、食

奈米化陶瓷複合材料所發射的遠紅外線波長具有食物保鮮之功能，將其做成裝盛食物的盤子或編織物覆蓋於食物上，皆可達保鮮之功效，而市場上所謂的「奈米冰箱」，便是添加此類奈米陶瓷複合材料於冰箱內，用以增加保鮮效能，並能降低冰箱所製造之熱效應，減少電力浪費。奈米鈦塗料之奈米結構具有自潔性，將其塗佈於裝盛飲水或食物之容器表面，可減少結垢之發生。

在農業生產方面，將物質奈米化工程應用於農藥時，可提昇防治病蟲害效果，增加農產品之產能，若用於肥料，則有促進農作物吸收養分之效果。在食品應用上，奈米化食物由於表面積大增，可提昇養分吸收效率，強化營養物質之效用。添加具氣味加強劑之奈米顆粒於低卡路里食物，不但可使食物美味，又可不必擔心吃過多造成的肥胖問題，這對每年毛利高達300多億美元之人類肥胖減重產業將具極大吸引力。

2、衣

奈米化纖維可使紡織品光澤優雅、質感細緻，且可提昇紡織品之機能性而更輕薄、柔軟、保暖，而其奈米結構具自潔之功能，一旦被油汙沾染時，用一般清水即可洗滌乾淨，因此博得「奈米免洗衣服」之稱。衣服纖維中添加奈米級二氧化鈦或氧化鋅等無機粉體材料時，可吸收陽光中之紫外線，使紫外線對衣服之穿透率降至小於1%，大大減少紫外線對人體之傷害，此技術較傳統塗層抗紫外線方法更具持久效果，而抗菌除臭為其另一附加之特殊優異功能。

奈米聚丙烯啨纖維表面具超疏水性質，若適當安排纖維間距使水蒸氣能自由穿透，就可製得拒雨水且可排汗水之舒適紡織衣物。在鞋墊應用上，奈米物質遠紅外線纖維具吸濕排汗功能，可防止穿於腳上的襪子發生變濕發臭等擾人問題。

3、住

奈米化建材或塗料可具有防水、防火、自潔、質輕、環保、耐震及高強度等特性。應用於奈米光觸媒的涼風扇、冷氣機及空氣清淨機等電器，由於奈米化顆粒的高化學活性，可增強光分解反應之效益，因此其淨化空氣、除臭、殺菌或抑菌等清潔功能極為優異。馬桶、洗臉盆、浴盆等衛浴設備之表面鍍有奈米級的塗料顆粒時，可填平傳統釉料的粗糙坑洞，使衛浴設備表面細緻光滑，除了可防髒污外，更能抑制雜菌繁殖。奈米碳管的低導通電場、高發射電流密度及高穩定等性質，可作為省能高效率之照明設備。

在居家生活或工廠排放之汙水處理方面，傳統處理方法在奈米科技加入後更是如虎添翼，例如奈米級淨水劑具有高表面積，可有效吸附汙水中之汙染物；奈米微氣泡技術突破傳統水處理技術，可大幅提升汙水處理速率及效能；奈米鐵顆粒可將汙水中之三氯乙烯分子進行脫氯反應，而轉變成生物易分解及低毒性之乙烯分子，且可將Cr⁶⁺或Cr³⁺離子還原成無毒性的Cr金屬。

4、行

奈米複合材料之使用，可使車體重量減輕、強度增強、抗熱、耐腐蝕。橡膠輪胎若摻入奈米碳顆粒，可增加輪胎之耐磨性與抗老化性，使輪胎壽命大增。在汽機車排放廢氣處理方面，奈米化之化學反應催化劑，有極高比表面積，故具較強之催化活性，可在短時間將廢氣轉換成不具毒性的氣體。例如奈米碳管能吸收戴奧辛，可有效處理空氣污染物；奈米金粒子催化劑可將一氧化碳轉化為無害的二氧化碳、氮氧化物還原成氮氣及氧氣、催化水煤氣轉移反應及加速臭氧的分解；二氧化鈦奈米顆粒是成熟的光觸媒，可應用於廢氣處理及空氣清淨方面。至於空氣污染所造成的臭氧層破壞問題，目前聚苯乙烯高分子奈米氣膠已實證證實可有效包覆破壞臭氧層的過氟烷(perfluorodecalin)，有助於維護地球臭氧層。

此外，奈米能源技術的開發，可使人類免於依賴日漸枯竭的石油，例如以奈米觸媒技術將太陽的光能轉換成電能，並進一步以電能將水分解，產生繼石油之後無污染的新能源－氫氣，而奈米碳管則是具有高儲氫能力之材料，至於其他新能源技術發展如太陽能電池及固態氧化物電池等，都是奈米科技之應用。

5、育

奈米高密度磁紀錄紀錄材料可增加記憶儲存容量達傳統磁材的數十倍，而奈米光碟的超大量更可達一般光碟容量的百萬倍，且能增加資料保存效能。傳統矽材料之電子電路技術為微米級層次，然當奈米技術引進後，非但可加速電腦晶片運算處理速度，更可加強省電效益。由於目前半導體界所追求的是愈來愈細微之製程，矽材或其他半導體技術終有其功能極限，而奈米碳管的高傳輸速度與密度近年來逐獲青睞，有取代現代電子設備之勢，或許未來全世界的電腦只需幾十台就夠用了。在印刷技術方面，奈米技術之導入可大幅改善油墨質地及印材設備，具有極細緻、精確的高品質色彩印刷。一般紙張加入特殊奈米塗劑時，具有防水防油之功能，可延長書籍之壽命。

6、樂

將半導體界成熟的奈米製程技術用於手機通訊晶片，可使通訊影音傳輸更快、品質更清晰細緻、功能更多元化。奈米碳管可應用於場發射顯示器(FED)，其成本相當於傳統映像管電視(CRT)，但其影像顯示品質卻媲美高畫質數位電視(HDTV)，並兼具重量輕、強度強而厚度薄之優勢，甚至可做成紙片形式，便於捲曲收藏及攜帶。奈米化之電池隔離膜可大幅提升化學電解反應效益，進而提供高容量電池電力，用以延長手機、數位相機、筆記型電腦等3C產品待機使用時間。手機電磁波對人體健康威脅一直是大家關心的話題，而奈米化金屬粉末可吸收電磁波，能作為手機輻射遮罩之用。奈米銀原子團簇在有機化學還原劑中能有效還原成銀粒子，藉以提升相片感光品質及縮短照片沖洗時間。

7、醫療美容

醫療檢驗方面，奈米生醫晶片可取代傳統繁雜人工檢驗步驟，並可使檢驗平台微小化；奈米金粒子可利用其特殊的顏色變化來做驗孕、藥物成癮、肝炎、愛滋病毒及梅毒等之篩檢。在疾病治療方面，奈米醫藥不易使細菌產生抗藥性，可逐漸取代目前之抗生素；奈米技術可做定位給藥、顯微注射，用以消除人體內之癌細胞、病毒或細菌。例如以糖衣包裹的奈米氧化鐵粒子，可躲過免疫細胞的吞噬而進入腫瘤組織，利用交換磁場技術而使氧化鐵停留於欲作用位置，藉由攜帶進入的藥物將腫瘤癌細胞殺死；具足球狀奈米結構的「碳六十」，可快速吸引愛滋病毒而與之結合，藉此用以減低病毒毒素，並阻止病毒之擴散，可提供治療愛滋病的另一方向。