材料与奈米科技的发展与人物

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1、第十三章材料與奈米科技的發展與人物材料科技研究材料成分製造方法物理特性（硬度、延展性、熔點、密度、導電性、導熱性、熱膨脹系數等）化學特性（對酸鹼之抗腐蝕性、抗氧化性或防銹性、生化反應等）材料的分類金屬材料陶瓷材料聚合體（或稱高分子材料或塑膠）複合材料半導體材料金屬材料鋼鐵純鐵：含碳量低於0.02%，韌性及塑性佳，然而硬度差普通碳鋼：含碳量為0.02%—2.0%，強度高，韌性和塑性佳，應用範圍最廣鑄鐵：含碳量為2.0%—4.5%，質硬且脆，塑性差，通常採用鑄造方式製造成品，一般常見於工具機之底座或是鑄成肖像不銹鋼─含有鉻、鎳等元素，

2、可在表面產生一層保護膜以避免氧化生銹304不銹鋼俗稱白鐵，用量較多316不銹鋼之鉻、鎳含量與304不銹鋼差不多，但是316不銹鋼多含了1%—3%的鉬，因此特別抗氯鹽的局部腐蝕，價格也比較貴，應用於對耐腐蝕性要求較高的環境輕金屬鋁合金：其中鋁合金具有質輕及耐蝕之優點而廣受使用，因為鋁合金外表會形成氧化鋁薄層以防止內部材料進一步氧化。常用於鋁門窗、飲料罐等。鋁銅合金及鋁鋅鎂相當堅韌，可作為飛機材料。鋁亦可用作電線，在一般的IC或發光二極體（LED）上，其電線有些會用鋁矽合金線鋁也可用在三五族光電半導體上，如砷化鋁鎵（AlxGa1-xAs）

3、等，只要改變鋁與鎵之濃度比，可做出不同波長的雷射二極體（LD）或發光二極體鎂合金具有相當低之比重，現今之行動電話及筆記型電腦在輕薄短小及防電磁波外洩的要求下，其外殼材料已經逐漸使用鎂合金鈦合金純鈦的比重較鎂合金或鋁合金高。然而相較於鋼鐵而言，鈦合金具有質輕，強度較鋼硬，熔點高（1672℃），且不畏強酸、強鹼腐蝕之優點，一般應用於眼鏡架、高爾夫球具及航空器上。在飛機上，部分須要耐高溫的零件就必須以鈦合金來製作有色金屬常見的有色金屬為銅及金，。銅（純銅熔點為1083℃）及銅合金之使用已有超過千年的歷史純銅（又稱紅銅）的導電性僅次於純銀，而

4、銀很貴，所以電線、電纜幾乎全為純銅的天下；另外，由於銅的優良導熱性，使其在散熱器及熱交換器上亦居有主要之地位黃銅（銅鋅合金）青銅（銅錫合金）等青銅器貴重金屬─金、銀、白金及其合金黃金（熔點1064℃）主要用在飾品及貨幣。由於純金的延展性非常的好，31克的金可展成300平方英尺，或是拉成毛髮般的細線純金定位為24K，為了增加強度、硬度及耐磨性，金與銅元素可依照不同比例製作成14K至18K的K金，作為裝飾、項鍊及戒指等之用黃金的比重高達19.3，而純銅的比重為8.93，所以配成K金後體積會變大，阿基米德即是利用此現象而判定花圈並非純金製成

5、由於金的導電率高且不會產生氧化作用，所以目前之光電半導體工業的連接線均以純金線為主，1998年的使用量即高達數公噸之多銀（熔點962℃）的比重為10.49，主要用於貨幣及食物容器。銀為最佳之導電體，但由於價格昂貴而無法做為一般導電材料。銀必須添加其它元素以增加強度及硬度，主要的合金元素為銅，法定純銀之成分為92.5%的銀及7.5%的銅。銀的反射率高，所以被用於玻璃鍍銀作成鏡子；底片上的感光粒子主要為溴化銀（AgBr）；此外，銀可作成銀錫汞或銀錫銅汞合金（俗稱汞齊），廣泛應用於鑲牙材料白金（熔點1769℃）的比重為21.43，其延性及展

6、性均非常的好，可加工成錢幣、珠寶裝飾品，由於具有良好之耐蝕性及抗氧化性，在實驗室中常被用於高溫熱電偶、電化學的電極、坩堝、電路接點等。又具有獨特的觸媒作用而廣泛應用於石化工業；若利用白金作汽車觸媒轉換器，則可減少廢棄之排放量低熔點金屬─鉛、錫、鋅及汞鉛(熔點327℃)的比重為11.36，，廣用於子彈頭及釣魚、網魚之重錘等。而鉛合金之應用中，則以鉛銻合金應用於鉛酸電池，鉛錫合金應用於焊接之銲錫，鉛鋅鎘合金應用於保險絲等之易熔合金，鉛銻錫合金應用於印刷用鉛版之活字合金錫(熔點232℃)的比重為5.8（灰錫）或7.3（白錫），灰錫與白錫之轉

7、換溫度為13.2℃，高於此溫度為白錫。錫廣用於鍍錫鐵板，亦即是馬口鐵，耐蝕性良好，作為一般食品罐頭，其有機酸錫具有抑制腐蝕的作用；錫又可與其他低熔點金屬配成易熔合金或軟焊材料等鋅(熔點420℃)的產量僅次於鋁及銅，鋅的比重為7.13，鋅合金廣用於壓鑄模具汞的比重為13.6，熔點為−38.8℃，所以，我們一般看到的都是液態的汞，最常見的就是水銀溫度計及牙科用的汞齊鎳(熔點1455℃)與鐵一樣具有磁性，比重為8.91，常用於貨幣中之添加元素、不銹鋼的合金元素，或電池及觸媒等材料鎳基超合金是耐熱金屬，用於超音速戰鬥機之推進器中的渦輪葉片形狀

8、記憶合金形狀記憶合金：在某個溫度以下，可製成任意形狀，而一旦恢復原來的溫度，形狀記憶效應會復原而變成原來形狀記憶合金可用來作自動調節電流之開關，當電流過大時，溫度會升高，此時記憶合金會恢復原狀，使得開關跳開，而當電流變小