化學工程、生物化學、綠色化學、環境化學、核化學
超強吸水聚合物（Superabsorbent Polymers，SAP）（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60Co－γ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。
超強吸水聚合物（Superabsorbent Polymers，SAP）（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。
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（ferrite）註1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、奧氏體註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。
形狀記憶合金（ Shape Memory Alloy，SMA）（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-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-A1、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Ni-A1、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-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。
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。
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。
玻璃（Glass）（四）
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
彩色玻璃
彩色玻璃往往是通過添加著色劑實現的，玻璃中的著色劑能對投射到玻璃上的白光進行選擇性的吸收，從而改變了透過玻璃光線的光譜組成，使玻璃顯示出各種顏色。在光學、光化學上，還可利用具有截止波長（cut-off wavelength）的有色或近似無色玻璃來濾除某些不需要波段的光，如紫外光濾光片等。顯色的強弱與著色劑的種類及數量有關，也與工藝制度有關，根據著色劑在玻璃中的狀態，可把著色劑分為離子著色劑和膠體著色劑兩類。部分著色劑與對應玻璃的顏色關系如下表所示。離子著色劑主要包括一些有色金屬氧化物和鹽。
玻璃（Glass）（三）
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
特殊玻璃
一、特種玻璃
1. 鋼化玻璃
鋼化玻璃是一種表面增強的高強度玻璃。位於玻璃表面的缺陷是使其產生一般低強度的決定因素，這些缺陷降低了材料所能承受的張應力。如果能在玻璃表面層中產生“永久性”壓應力，就可使玻璃製品的強度比常規狀態高。要使這樣的製品發生斷裂，就需要較高的張應力。這是因為在使這類表面缺陷承受張應力之前，必須先克服表面的壓應力。經過處理而使表面處於壓應力狀態的玻璃被稱為鋼化玻璃。
使玻璃表面層產生壓應力可以用熱處理或化學處理的辦法。在熱處理鋼化方法中，將玻璃成品放入電爐中加熱至接近軟化點的溫度然然後從爐中取出，用多管式空氣噴槍進行快速冷卻。這種處理稱為風冷淬火。另外，矽油、石蠟、樹脂焦油也可作為淬火介質，為液冷淬火。也還有用鹽類做淬火介質的。這後兩類介質常用於厚度小於2.5~3 mm的玻璃製品，此時玻璃表面層迅速變硬，但表面的初期熱收縮引起了仍處於接近軟化點的中間層中的黏流，當中間層最終冷到能發生明顯的黏滯弛豫溫度之下時，在玻璃的厚度方向將出現一個溫度梯度。直到玻璃體在室溫中達到熱平衡狀態時，這個溫度梯度才得以消除，而在這個過程中，較熱的中間層必將比接近表面的部分發生較大的收縮。這個收縮差將導致內應力，該應力在接近表面處為壓應力，在中間層則為張應力。
玻璃（Glass）（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
玻璃通常是以石英砂、純鹼、長石及石灰石為主要原料，在高溫爐內熔融，發生複雜的物理變化、化學反應後，形成無機氧化物的熔融混合物，如氧化矽、氧化鋁、氧化鉀/氧化鈉、氧化硼等，高溫熔化成氧化物的連續網絡結構，冷卻過程中黏度逐漸增大並硬化形成非結晶矽酸鹽類的無機非金屬材料，它們並沒有特有的固定的組成，非結晶性是其區別於陶瓷、水泥材料最顯著的結構特徵。
不同種類的玻璃，其化學成分各不相同，但含量最高的還是非晶二氧化矽，一般為50%~80%，在石英玻璃中更高達98%以上。SiO2在玻璃中構成骨架，賦予玻璃良好的化學穩定性、熱穩定性、透明性、較高的軟化溫度、硬度和機械強度。但含量增大時，熔融溫度升高，玻璃液黏度增大。SiO44-四面體結構為其基本構築單元。普通玻璃還含有氧化鉀/氧化鈉、氧化鈣等其他氧化物。