奈米溶膠的製作及應用

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1、奈米溶膠的特性、合成及應用報告人：忠信科技陳忠詰報告日期：96年12月11日1報告大綱壹：溶膠介紹。貳：奈米溶膠的特性。參：奈米溶膠成膜後作用。肆：奈米溶膠在3C產業的應用。伍：奈米溶膠應用上的優勢。陸：如何作好溶膠鍍膜。2壹：溶膠介紹一：膠體：親水性固體粒子吸水而成，具半流動性及半透光性。二：溶膠：（一）固體粒子粒徑小於可見光。（二）流動性及透光性良好。（三）粒子安定性高。3三：溶膠演進：（一）第一代：原料直接塗佈成薄膜後再作反應。問題：（1）膜層成份複雜。（2）存在氣泡、孔洞。（3）厚度均勻性差。（4）污染嚴重、工安問題。（二）第二代：原料先作成溶膠（但無法純化）後鍍膜。問題

2、同上，但厚度均勻性較佳。（三）第三代：原料先作成半成品，經純化後再作成溶膠。鍍膜均勻性佳、物性充分表現、良率高、無污染及工安問題。4第二代奈米溶膠（TiO2為例）Ti（OR）4＋H2O＝Ti（OR）3（OH）＋HORTi（OR）3（OH）＋H2O＝Ti（OR）2（OH）2＋HORTi（OR）2（OH）2＋H2O＝Ti（OR）（OH）3＋HORTi（OR）（OH）3＋H2O＝Ti（OH）4＋HORTi（OH）4＋Ti（OH）4→2TiO2＋4H2O2TiO2＋Ti（OH）4→3TiO2＋2H2O3TiO2＋Ti（OH）4→4TiO2（※）＋2H2O4TiO2→→→→→→→→TiO2

3、（n）（※TiO2有A、B、R及非晶態同時存在）（反應為水解、縮合兩步驟，藉操作條件在同一槽進行。）5第二代奈米溶膠藥液的問題一：溶液成份複雜：至少10種成份。二：溶液中成份，相對量會不斷變動。三：結晶形態複雜（4種）而無法控制。四：粒徑會不斷變大。五：溶劑的揮發太快，固含量變異性大。6第三代奈米溶膠（TiO2為例）：TiCl4＋H2O→TiCl4‧H2OTiCl4‧H2O＋NH4OH→Ti（OH）4＋NH4ClTi（OH）4＋NH4Cl＋H2O→→→Ti（OH）4Ti（OH）4＋H2O2→Ti（OH）4‧H2O2Ti（OH）4‧H2O2→TiO2＋H2O＋O2（反應包括預處理、

4、中和、純化、結膠、熟化五步驟）（各反應在分別獨立的反應槽進行）7第二代溶膠與第三代溶膠之比較比較項目第二代溶膠第三代溶膠主成份種類10（膠合劑∕分散劑）1主成份變異性高（反應持續）不變固含量變異性高（溶劑揮發）很低TiO2含量變異變動很低TiO2結晶型態A、B、R及非晶態anataseTiO2粒徑持續變大不變（水合強）8第二代溶膠與第三代溶膠鍍膜之比較比較項目第二代溶膠第三代溶膠膜厚再現性不佳良好膜層安定性容易脫膜安定性高光譜再現性不佳良好光譜安定性不佳良好燒結溫度較高較低9貳：奈米溶膠的特性一：奈米粒子特性：（一）粒徑小到不會阻擋或干擾可見光（A）（二）表面分子比率急遽增加（B

5、）。（三）分子內作用力下降（C）。（作用力由分子軌域或金屬鍵走向量子化）（四）異類分子間作用力急遽增加（D）。（五）結晶缺陷很少（E）。（六）布朗運動（F）。10二：奈米溶膠特性：（一）透光。（二）長期安定性高：不需加懸浮劑。（三）高吸附性：不需加Binder。（四）高成膜性：可用不同條件或較和緩的條件成膜。（五）成膜後結晶缺陷少，物性表現明顯11TiO2不同粒徑，不同溫度，成膜所需時間（單位：分）粒徑（nm）溫度（℃）1300900700500150＞1,0003××××1001××××50○30×××20○2530×10○1220605○＜11153012三：奈米粒子溶膠成膜

6、後的特性項次特性表現1硬度提高2折射率高3耐化性良好4光譜安定性良好5Sensor敏感性提高6磁性變強7介電常數先升後降8金屬導電性變差（成絕緣體）9非金屬電阻值下降（成半導體）13參：奈米溶膠成膜後作用一：填孔作用（細顆粒）：（一）表面光滑。（二）易潔。（三）增亮（光澤）。二：阻絕作用（阻絕層）：（一）防靜電。（二）提高耐候性（耐久性）。（三）防蝕。三：光學作用：（一）抗反射。（二）抗炫光。（三）抗紫外線。四：電學作用：（一）降低導電膜電阻。（二）形成導電膜。（三）電致變色膜。1415奈米溶膠成膜增亮（光澤）16171819為何需要“抗反射”？LCD的背光光源強度低：避免外部光

7、線的投影：一：電視、電腦螢幕。二：手機螢幕。三：儀表。四：光學系統。五：醫療器材（內視鏡）。202122反射一次干射二次干射空氣SiO2TiO2玻璃23BlankglassARtreatedglass24塑膠材料抗反射處理測試結果測試項目PCPMMA透射率（％）處理前87.892.8處理後92.695.7反射率（％）處理前6.59.7處理後0.30.425傳統抗炫光26奈米溶膠抗炫光27不同導電度的導電玻璃，經不同種類Sol-gel處理，其性質差異如下：溶膠電阻值（Ω）透光度（％