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染髮劑(Hair Dyes)

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染髮劑(Hair Dyes
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

理想的染髮劑須具備下列幾項標準:
1.
須對毛幹無害,能充分染著毛髮,但不得失去毛髮之光澤。

2. 使用時對身體不得具有害作用。

3. 不會使皮膚發炎。

4.對陽光、空氣、鹽水須安定,使用如髮油、髮膠 (Hair Lacguer)、肥皂、非肥皂等化粧品時不得變色或產生溶解現象。遇鹼、氧化劑、還原劑時其顏色不得消失。這些標準是相當嚴格,故市面出售之染髮劑尚未有完全滿足這些標準之商品。 繼續閱讀 »

金屬玻璃(Metallic Glass)

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金屬玻璃(Metallic Glass
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

金屬或合金在融熔狀態下緩慢冷卻,得到的是晶態金屬或晶態合金。如果在融熔狀態下以極高的速度驟冷(冷卻速度為 106 K/s),因原子來不及有序化排列,形成的是非晶態金屬或合金,這種結構與玻璃的結構極為相似,所以稱為金屬玻璃。普通玻璃是矽酸鹽或矽的氧化物,它們的顯著特點是脆而透明;而金屬玻璃與普通玻璃則相反,它們是韌而不透明的。

傳統金屬材料都是以晶態存在,在20世紀50年代,科學家從電鍍膜上發現了非晶態合金的存在,60年代利用激光法從液態獲得非晶態的金-矽(Au-Si)合金,70年代後開始採用熔體旋轉急冷法製備非晶薄帶,作為金屬材料的非常規結構形態。非晶態金屬與合金,顯現出一些特異的性質,引起人們極大的興趣,而成為金屬材料的一個新領域。 繼續閱讀 »

物理氣相沈積法(Physical Vapor Deposition,PVD)

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物理氣相沈積法(Physical Vapor Deposition,PVD)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

氣相沉積法分為物理氣相沉積法(physical vapor deposition,PVD)和化學氣相沉積法(chemical vapor deposition,CVD);前者不發生化學反應,後者發生氣相的化學反應。

物理氣相沉積法是利用高溫熱源將原料加熱至高溫,使之氣化或形成等離子體,然後在基體上冷卻凝聚成各種形態的材料(如單晶、薄膜、晶粒等)。所用的高溫熱源包括電阻、電弧、高頻電場或等離子體等,由此衍生出各種PVD技術,其中以陰極濺射法和真空蒸鍍較為常用。 繼續閱讀 »

光纖(Optical Fiber)

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光纖(Optical Fiber
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

光纖是一種利用玻璃或塑膠的纖維所製造而成用來當作輸送光線的工具。其管徑的大小約為萬分之一公尺,只比人類的頭髮稍粗,而微細的光纖封裝於塑料護套中,可以讓光纖能夠彎曲而不至於斷裂。

一、光纖傳輸的原理:
一般的光纖維是由導光芯材(core)與覆蓋膜(clad)兩種材料所組成,因此依所使用材料的折射率可分為全反射型(Step-IndexSI)與集束型(Grad –lndexGI)兩型。SI 型的外層覆蓋膜折射率比芯材折射率低,入射光在此兩界間起全反射來傳送光能,目前市售的塑膠光纖維多屬於SI型,芯材料為聚甲基丙烯酸甲酯(Po1ymethyl methacrylatePMMA)。GI型是芯的折射率從纖維中心向外連續遞減,此種設計使得光沿著芯的中心軸以曲線向中心軸集束傳送,如新的塑膠光纖的材質氟化聚合物則屬於GI型。 繼續閱讀 »

超強吸水聚合物(Superabsorbent Polymers,SAP)(二)

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超強吸水聚合物(Superabsorbent PolymersSAP)(二)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

三、超強吸水高分子的合成
1.
澱粉類高吸水性樹脂的製備方法
先將丙烯腈接枝到澱粉等親水性天然高分子上,再加入強鹼使氰基(-CN)水解成羧酸鹽和醯胺基團。這種接枝化反應通常採用四價鈰作引發劑,反應在水溶液中進行。用該方法製得的高吸水性樹脂雖有較好的吸水能力,但由於反應體系的黏度通常很大,水解反應不可能十分徹底,最終產品中會殘留有毒的丙烯腈單體,故限制了它們的應用。

日本三洋化成公司採取的改進方法是將澱粉和丙烯酸在引發劑作用下進行接枝共聚。這種方法的單體轉化率較高,殘留單體僅0.4 %以下,而且無毒性。中國的長春應用化學研究所採用60Coγ射線照射玉米澱粉和花生澱粉產生自由基,然後在水溶液中引發接枝丙烯醯胺,得到了吸水率達2000倍的高吸水性澱粉樹脂。 繼續閱讀 »

超強吸水聚合物(Superabsorbent Polymers,SAP)(一)

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超強吸水聚合物(Superabsorbent PolymersSAP)(一)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

傳統的吸水材料如棉花、紙張、海綿、泡沫塑料等吸水倍率有限,一般只有自身重量的20倍,且稍加擠壓,極易失去水分,與之相比,高吸水樹脂(也稱超強吸水性聚合物superabsorbent polymers)則具有獨特的優勢,它是一種含有羧基(-COOH)、羥基(-OH)等強親水性基團,並具有一定交聯度的水溶脹型高分子聚合物,既不溶於水,也難溶於有機溶劑,具有吸收自身幾百倍甚至上千倍水的能力,且吸水速率快,保水性能好;即使加壓也難把水分離出來。因此,高吸水樹脂在石油、化工、建築、醫藥衛生和農業等部門有著廣泛的用途。例如用作堵水劑、脫水劑、增黏劑、速凝劑、土壤改良劑、結露防止劑、保水劑、保鮮劑和防臭劑等,加入到紙漿和布中還可做紙尿布、紙餐巾、衛生巾等衛生材料。 繼續閱讀 »

超低溫合金(Cryogenic Alloy)

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超低溫合金(Cryogenic Alloy
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

一、超低溫材料的特殊要求
通常把常溫以下至熱力學零度的溫度範圍稱為低溫。針對不同的特定用途,同低溫領域的構造物,必須利用與之相適應的合金材料。

1)防止低溫脆性
一般合金在低溫下強度會增加,但是延伸率、斷面收縮率、衝擊值(impact value)等都會下降,從而產生脆性破壞。例如,鐵素體鋼(ferrite1呈體心立方結構,在溫度達到-200 ℃左右,就會出現韌性-脆性轉變,這是體心立方結構金屬的固有特性。添加鎳的材料,例如添加13 %的鎳,可以使其過渡溫度下降至液氦溫度(-269 ℃),即在液氦溫度以上不會出現低溫脆性。

防止低溫脆性的另一種方法是採用面心立方結構的金屬,例如鋁合金、奧氏體2系(austenite)不鏽鋼等。現代研究表明,1912年鐵達尼號豪華輪船在北海與冰山相撞後迅速沉投,就是由於那時候所用的鋼材中硫、磷含量高,在冰冷的海水中與冰山碰撞發生脆性斷裂所致。 繼續閱讀 »

形狀記憶合金( Shape Memory Alloy,SMA)(二)

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形狀記憶合金( Shape Memory AlloySMA)(二)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

三、形狀記憶合金材料
至今為止,已發現有十幾種記憶合金體系,可以分為:Ti-Ni-系、銅系、鐵系合金三大類,包括Au-CdAg-CdCu-ZnCu-Zn-A1Cu-Zn-SnCu-Zn-SiCu-SnCu-Zn-GaIn-TiAu-Cu-ZnNi-A1Fe-PtTi-NiTi-Ni-PdTi-NbU-NbFe-Mn-Si等,它們有兩個共同特點:
1.
彎曲量大,塑性高;
2.
在記憶溫度以上恢復以前形狀。 繼續閱讀 »

緩釋劑(Time-Release Medications)

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緩釋劑(Time-Release Medications)
國立台北科技大學工程科技研究所吳威毅博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

身體不舒服就到醫院去看醫生,經過醫生診斷治療,到藥局拿藥,吃了藥病就會好,這是大部分的人都會做的事。但是我們到底吃了甚麼藥,藥是何時開始發揮效用又可持續多久,可能就不是大多數人會去關注了解的。一粒藥丸,即使是一顆大大的藥錠,真正有療效的成分(active ingredients)只有少少的幾毫克甚至更少。一般而言,當藥物進入到人體內10-30分鐘,藥中有療效的成分就會開始釋放出來,隨著時間過去藥效消失需要再次服藥。在重複服藥的過程中,血液裡藥物的濃度隨時間大幅變動,造成血液中藥物濃度時而過高(甚至高過最佳治療濃度)以至於副作用明顯,時而過低難以發揮治療效果。「緩釋劑(Time-released medications)」因此應運而生。緩釋劑可以在人體內讓藥品有效成分的釋出被有效控制,藥物更加平穩的發揮療效。

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透析(Dialysis)-滲透之應用(一)

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透析(Dialysis)-滲透之應用(一)
國立台北科技大學工程科技研究所吳威毅博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

當一張半透膜(Semipermeable membrane)隔開溶液和純溶劑或兩種不同濃度的溶液時,由於兩端溶液濃度的差異,純溶劑或低濃度溶液端的溶劑會通過半透膜滲入至高濃度端,這一現象稱為滲透(Osmosis)。滲透是重要的生理現象之一,生物利用滲透將氧氣與養分從血液運送至細胞,同時將身體產生的廢物從細胞中移除。
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