會 填入 附 在 上面 形成 單層膜 使得 水 與 表面 的 接觸角 變成 0 度 成 了 超親 水性 因為 超親水性 的 關係 所以 雖然 油 汙沾 附上去 也 可以 很 容易 清洗掉 透過 大自然 中 的 雨水 就 可以 輕易 的 沖洗掉 髒汙 達成 了 自我 清潔 的 功效 大部分 的 光觸 媒 現在 應用 上面 都 是 在 環保 科技 上面 的 應用 比如說 像 水 處理 或是 空氣 的 淨化 處理 像 我們 一般 的 冷氣機 也 那 種 光 觸媒 的 像 防霧 玻璃 像 那 個 汽車 的 後照鏡 聯合國 有 兩 個 很 重大 的 議題 第一 個 是 能源 第二 個 是 乾淨 的 水 全 世界 有 70% 的 國家 他們 的 水 都 是 不 夠 的 那 所以 他們 的 水 的 淨化 其實 乾淨 的 水 是 一 個 很 重要 的 議題 2011年 吳紀聖 的 團隊 設計出 一 套 以 太陽光 驅動 的 光觸 媒淨水 裝置 或許 可以 為 超抽 地下水 的 台灣 養殖業 找到 另 一 個 更 環保 的 淨水 處理 方式 如果說 能夠 將 太陽光 加上 光觸 媒 將 水質 多少 淨化 那 就 可以 降低 地下水 的 一 個 抽用 可是 我們 要 收集 太陽光 必須 要 設計 一 個 集光器 就 是 用 一 個 拋物面鏡 是 最 方便 的 所以 就 買 了 一 個 小耳朵 再 貼上 鋁箔 的 反射 第二 個 問題 就是說 那 你 光線 怎麼 傳輸到 你 要 用 的 地方 通信 光纖 本來 就 是 可以 傳送 這些 光線 而且 可以 轉彎 第三 個 就 是 在 我們 實驗室 用到 的 一 個 叫做 這 個 蜂巢式 的 一 個 結構 裡面 有 很多 微小 的 孔洞 我們 把 光 觸媒 塗抹 在 上面 正好 就 是 用 光纖 把 光線 輸送進去 那 這 時候 就 可以 把 它 整個 泡到 水 裡面 去 這樣 水流 過去 的 時候 因為 它 是 一 個 多 孔 的 形狀 所以 就 得到 一 個 很 好 的 一 個 結果 集光器 用 小耳朵 的 拋物 面鏡 集合 光 以後 投射到 鏡子 上 再 一起 反射到 小耳朵 中間 的 集光器 利用 光纖 帶到 水 中 的 蜂巢 結構 與 光觸 媒起 化學 作用 發現 說 它 在 一 兩 個 小時 內 能夠 將 幾 個 ppm 的 這 個 酚 降解到 幾乎 都 沒辦法 偵測 所以 說 證明 它 是 有效 的 最早 能夠 觸發 光觸媒 的 光線 是 紫外線 所以 只 能 在 室 外 使用 近年 來 如何 讓 可見光 也 可 感應 的 光觸 媒 正在 持續 研發 中 太陽光 裡面 大概 70% __UNDEF__ 80% 都 是 可見 光 目前 有 許多 的 研究 就是說 用 不同 的 材料 或是 二氧化鈦 的 改質 它 可以 將 這 個 激發 的 光源 偏移到 這 可見光 來 室 內 的 UV 光 很少 那 如果說 你 可以 用 可見光 的 觸媒 在 室 內 就 可以 使用 比如說 像 抗菌 __UNDEF__ 防汙 這 種 醫院 或是 廚房 都 可以 派 的 上用場 水鳥 必須 在 水 中 覓食 牠 的 表面 也 有 一 身 好 功夫 只要 輕 甩 幾 下 羽毛 就 能 將 水珠 甩落 鳥兒 經常 用 嘴 或 頭 先 在 尾脂腺 上 擦磨 然後 再 往 羽毛 上 塗抹 這樣 一方面 使 羽毛 有 光澤 另一方面 可 使 鳥羽 保持 防水 性能 不 沾 水 更 妙 的 是 水鳥 羽毛 不會 因 水 而 沾濕 並且 能 保持 很 好 的 透氣性 這 也 給 了 我們 衣服 上 的 新 想法 Gore-Tex 等 布料 能 同時 兼具 防水 與 透氣 的 功能 以前 的 觀念 防水 透濕 兩 個 其實 是 一 個 矛盾 的 防水 的話 它 就 不 透濕 現在 科技 可以 做到 我 既 防水 又 可以 達到 透濕 這 種 功能 主要 是 裡面 有 一 層 PTFE ( 聚四氟乙烯 ) 薄膜 每 平方 英吋 裡面 的話 大概 有 九億 個 孔洞 外面 的 雨滴 的 話 跟 孔洞 比起來 的話 它 變成 相當 的 大 所以 它 沒辦法 透過 這 個 薄膜 但是 可以 把 我們 裡面 的 濕氣 排到 外面 來 可以 穿 得 比較 舒服 這 種 保暖 又 防水 透濕 的 夾克 其實 也 是 跟 大自然 在 學習 現在 讓 我們 把 鏡頭 潛入 海 中 魚 是 游泳 專家 有 些 魚類 的 表皮 隱藏 著 神奇 的 秘技 鯊魚 的 皮膚 摸起來 粗粗 的 再 靠近 一點 可以 看到 層層 相 疊 的 魚鱗 形成 綿密 的 Ｖ 字形 微壕溝 鱗片 能 打破 皮膚 上 的 紊流 大大 減少 水流 的 摩擦力 也 就 大幅 減少 游動 時 的 阻力 這 也 是 鯊魚 可以 快速 游動 得以 在 海 中 稱霸 的 原因 之 一 人體 的 皮膚 都 有 毛髮 也 有 毛細孔 這些 毛髮 在 水 中 的 時候 它 是 一定 會 產生 相當 程度 的 水 阻力 設計 的 原理 是 希望 覆蓋 部位 比較 多 而且 它 在 衣服 的 本身 上面 也 有 做 波紋 的 設計 它 會 改變 水流 幾乎 是 沒有 什麼 水阻 的 2008年 的 奧運 奪下 了 94% 的 金牌 那 幾乎 打敗 了 各 家 品牌 的 金牌數 很多 世界 紀錄 在 穿 了 鯊魚裝 之後 被 重新 的 改寫 那 最 好 的 數字 有 大概 將近 快 到 兩 秒 我們 先 來 看看 人 是 怎麼 游泳 的 速度 慢 的 時候 流體 分層 流動 互 不 混合 稱為 層流 游 得 快 一些 流體 的 流線 開始 出現 波浪狀 的 擺動 游 得 很 快 的 時候 流線 不再 清楚 可 辨 流場 中 有 許多 小 漩渦 就 是 紊流 水流 經過 人體 時 會 形成 有 黏滯 傾向 的 邊界層 在 離開 人體 時 產生 紊流 紊流處 的 壓力 要 比 物體 前端 低 許多 因此 會 產生 阻力 在 奧運 大 出鋒頭 的 鯊魚皮 泳衣 粗糙 的 表面 模擬 鯊魚 表皮 的 紋理 可以 讓 流體 形成 小型 紊流 引導 運動員 身體 周圍 的 水 更 快速 的 流動 並 讓 水 離開 身體 的 位置 延後 以 減少 阻力 打破 多 項 紀錄 的 鯊魚 裝 引發 比賽 公平性 的 爭議 FINA 國際 游泳 總會 宣布 於 2010年 起 禁用 原始 設計 的 鯊魚 裝 也 制定 了 泳裝 新 的 規則 根據 FINA 最 新 的 規定 包括 包覆 的 範圍 表皮 的 設計 全部 都 是 有 新 的 規定 魚類 完美 的 流線型 可以 減少 阻力 也 是 增加 游泳 速度 的 不二法門 把 泳帽 跟 泳鏡 的 切面 做 貼合 設計 可以 讓 水 阻 更 小 我 覺得 它 是 三位一體 的 設計 有 泳帽 泳鏡 以及 泳褲 是 一 個 整體 的 系統 所以 一 下水 的 第一 個 感覺 就 是 面部 的 水流 會 流 得 很 順 那 之後 在 游 的 時候 當然 你 面部 的 水 阻 也 會 變 得 比較 小 它 泳褲 幫助 你 的 穩定 核心 肌群 以及 提供 你 適當 的 腿部 的 浮力 也 會 在 你 游 的 過程 中 體現出來 這 件 競速 用 的 鯊魚 裝 不只 價格 不 斐 壽命 其實 也 非常 短暫 整 個 的 泳裝 是 沒有 縫線 的 每 一 個 裁片 都 是 用 熱 貼合 去 讓 它 密合 所以 你 在 高強度 的 運動 裡面 它 其實 是 對 泳裝 會 有 一定 的 拉扯 跟 破壞 鯊魚裝 的 壽命 大概 是 三 到 五 次 是 最佳 狀態 蓮葉 上 快速 滾動 的 水珠 也 啟發 了 科學家 的 靈感 應用 在 生物 晶片 的 製作 上 生物 晶片 和 電腦 晶片 很 類似 是 一 種 微型化 的 晶片 可 同時 偵測 分析 生物體 內 大量 的 基因 或 蛋白質 的 表現 我們 蛋白質 微 陣列 晶片 基本 上 用 的 是 表面 張力 的 一 個 原理 來 形成 液珠 然後 形成 這 個 液珠 以後 我們 希望 之後 放上去 的 液珠 能夠 跟 前面 的 液珠 能夠 合 在一起 做 一些 生化 反應 晶片 的 結構 有 三 大部分 第一 部分 是 微 陣列 填充 晶片 利用 微流道 連接結 檢體 儲槽 將 溶液 引至 下方 的 填充 孔 第二 部分 是 微 陣列 壓印 晶片 上方 由 導棒 陣列 組成 周圍 有 疏水 材料 如 鐵氟 龍 微 流道 做 疏水 區隔 讓 填充 後 的 檢體 無 交互 汙染 流 至 下方 的 微 壓 印章 最後 是 微 陣列 生物 反應 晶片 承接 溶液 以 形成 奈微米 液珠 陣列 生物 晶片 希望 可以 節省 以往 需要 長 時間 複雜 的 生化 分析 只要 在 晶片 上 滴 一 滴 血 很 快 就 可以 告訴 我們 身 上 有無 疾病 的 答案 清華 大學 發展出 蛋白質 微 陣列 晶片 它 是 目前 全 世界 液珠 移動 速度 最 快 的 一 個 裝置 每 秒鐘 可以 到達 五十 公分 以上 液珠 移動 快速 有 幾 個 好處 第一 個 在 液珠 移動 的 過程 中 它 蒸發 的 這些 效果 可以 大幅 的 減緩 第二 個 它 有 比較 高 的 動量 或 動能 那 當 液珠 在 撞擊 的 時候 可以 引發 比較 好 的 混合 的 一些 效能 跟 反應 所以 我們 的 混合 的 這 個 情況 會 比較 好 所以 用 這些 方式 的話 可以 增加 反應 的 速度 生物 晶片 成功 地 讓 液珠 快速 流動 使 我們 更 快 收集到 結果 也 可以 了解 更多 基因 和 蛋白質 的 表現 它 是 平行 輸送 的 關鍵 在 平行 這 個 字 傳統 的話 是 一 個 一 個 做 的 我們 叫 序列 的 做法 可是 我們 的 晶片 是 平行 的 做法 所以 它 可以 一 次 平行 處理 幾百 種 到 上千 種 的 檢體 而 不 是 一個個 處理 所以 可以 把 時間 節省 一百 到 一千 倍 以上 這 是 它 的 優勢 微 陣列 晶片 另 一 個 發展 方向 是 能夠 幫助 新 藥 的 研發 流程 縮短 繁複 的 人體 毒性 檢測 過程 國外 的 藥廠 大 藥廠 都 聘雇 非常 多 專業 的 人才 天天 在 做 這樣 的 篩檢 但是 有 了 這樣 的 一 個 陣列式 的 平台 的 話 我們 可以 把 篩檢 的 時間 大幅 的 縮短 所以 這 是 它 另外 一 個 很 大 的 應用 蓮葉 效應 也 讓 我們 發現 了 奈米 尺度 的 世界 事實 上 我們 一直 活 在 奈米 世界 裡 我們 和 所有 生物 的 身軀 都 是 由 生物性 奈米 機制 所 構成 而 自然界 還是 有 許多 最佳化 設計 等待 我們 去 發掘 工業 上 來 講 有 一定 的 介質 的 情況 下 其實 它 的 安全性 應該 還是 可以 獲得 控制 的 我們 的 施作 大概 就 是 比較 傾向於 比如說 結合 一些 樹脂 或是 一些 液體 或者 一些 容積 或者 一些 其他 介質 這樣 兩 者 並存 的 情況 下 其實 人 體會 真的 直接 吸入 的 或者 是 到 人體 的