Page 14 - 海洋科技博物館 前沿專輯成果專刊

壹 轉化成果
12
碳奈米尖錐 ( 奈米材料 ) 實體轉 化
碳是生命的基石，也是地球上含量第四的元 素。以 sp3，sp2 和 sp 混成軌道，形成烷、烯和炔 等有機化合物。常見的碳同素異形體有石墨和鑽石。 碳原子以 sp3 鍵結形成鑽石結構，以 sp2 鍵結形成 平面的石墨，其它同素異形體具有更複雜的結構。 1996 年，諾貝爾化學獎授予了 C60 的發現。它是由 60 個碳原子構成的球形中空結構，在這種結構中的 所有碳鍵都是相同的，C60 的碳鍵是以介於 sp3 和 sp2 間混成軌道。除了其有趣的性質，它的發現導 致化學的一個全新領域的發展:富勒烯的研究。
釹磁鐵珠、紙藝零件是市面上常見的益智玩 具。我們利用釹磁鐵珠與紙
箱王的 IQ ball 構建碳同素異 形體，如富勒烯和納米尖錐 結構。由於釹磁鐵珠不具備 預定的連接位置;因此碳的 多功能性接合可以充分發揮。
非晶性金屬演示教材
形狀記憶合金實體教具
形狀記憶合金 (Shape Memory Alloys, SMA)， 簡稱記憶合金。是一種在較低溫度下受外力干擾 所產生的變形，可經由加熱恢復其變形前原始形 狀的智能材料。當合金在高於相變化溫度下，施 以一應力使其受到有限度的塑性變形 ( 非線性彈性 變形 ) 後，可利用直接釋放應力的方式使其恢復到 變形前的原始形狀，此種現象稱為擬彈性 (Pseudo Elasticity，簡稱 PE) 或超彈性 (Super Elasticity)。形 狀記憶合金所擁有的這兩種獨特性質是在普通金屬 或合金材料上無法發現的。形狀記憶合金的這獨特 性質源於其內部一種獨特的固態相變化─熱彈性麻 田散相變化。實體教具與微觀模型，讓學生更清楚 了解此一特殊材料的特殊性緣由。
一般高熵合金被定義為由五個以上的元素按照等原子比或接近於等原子比混合，其混合熵高於合金的熔 化熵，形成高熵固溶體相的一種合金。五元合金相圖中，在中間位置存在固溶體相區，這種固溶體目前認為 是混合熵穩定的固溶體。已經報導的典型合金有本系葉均蔚教授發現的以 CoCrCuFeNi 為代表的面心立方固 溶體結構的合金與張勇教授發現的以 A1CoCrFeNi 為代表的體心立方固溶體結構的合金。已有的研究報導指 出，高熵合金具有一些傳統合金所無法達到的性能，如高強度、高硬度、高耐磨、耐腐蝕性、高熱阻、高電 阻等等，因此成為在材料與凝態物理領域中一個熱門研究課題。本計畫在過去的工作中已開發此一有趣材料 ( 非晶性金屬 ) 的演示教材，包括投影片說明與葉教授所提供 的材料所做成的功能展示品如圖一。本期工作我們將以不同 大小的玻璃珠做為金屬原子，參考葉教授與各種文獻所報導 的混合配方混合，以製作高熵合金的原子級模型。再以敲打 等干擾觀察其變化並與以單一種玻璃珠所構成的一般金屬模 型比較其變形程度，以深入了解此特殊材料的特殊性質。
104 - 106 年度前沿科技創新教育資源研發暨應用推廣計畫成果專輯