我們的生活比你想的還物理》用奈米科技幫野柳女王頭護頸

書摘

NEWS │提到北海岸的野柳,相信讀者一定馬上聯想到「女王頭」,對吧?無庸置疑,野柳女王頭絕對是臺灣最具指標的地景之一。然而,因為長期佇立,引頸企盼,風吹雨淋日曬,迎賓待客,經過大自然風化侵蝕,女王頭早已逐年消瘦,「衣帶漸寬終不悔,為伊消得人憔悴」,纖瘦的身軀,甚至出現「斷頸危機」。

根據新聞報導,女王頭頸部的周長已從民國95年的144公分, 降至120多公分。專家學者判斷,預估10年內,女王頭可能斷頸。為了搶救女王頭,政府延攬專家學者研發奈米科技的藥劑,試圖幫助女王頭「凍齡護頸」,增強岩石強度,抵抗環境的風化侵蝕作用。

什麼是「奈米」?

國外其實很常見以奈米技術來維護古蹟,也就是將奈米藥劑注入古蹟或岩石內,滲入後凝固形成高強度、耐風化的結構。然而, 水能載舟也能覆舟,奈米藥劑畢竟與原本岩石的成分不同,日久也可能變質,所以必須透過實驗才能評估是否使用。

臺灣大學高分子所的研究團隊,從民國100年起就在野柳的其他蕈狀岩實驗奈米科技,他們發現,3年來蕈狀岩的頸圍周長沒有明顯縮小的現象,且經奈米科技處理後,抵抗風化的能力增加,甚至已可抵擋17級強風和7級劇震。

談到奈米科技,我們自然想到知名物理學家費曼。被尊稱為「奈米科技之父」的他,在學術會議上提及:「如果有朝一日,我們能把大英百科全書全部儲存在一根針頭大小的空間內,並能移動原子,那麼這將會給科學帶來什麼影響?」並認為「在極小的範圍內還有許多發展的空間」,開啟奈米科技的新時代。

什麼是「奈米」?奈米是長度的單位,「奈」指的是10億分之1,奈米是10分之1公尺,非常小的單位。「奈米科技」是指研究厚度或長度在100 奈米以下的科技領域,目前國內外電腦或手機等,都已是奈米科技領域,產品已呈現輕、薄、短、小、美、快的特色。

專家們以奈米藥劑,幫女王頭「凍齡」,增強岩石強度,抵抗環境的風化侵蝕作用。(圖片來源/商周出版提供)

奈米科技的應用

奈米科技是利用顆粒的奈米化,以及物質在一定條件下會引起特殊物理化學性質的變化,如質量變輕、表面積增大、熱導度或導電性明顯變高等特性,來研發或改良產品。

舉例來說,唐代杜秋娘的詩作〈金縷衣〉:「勸君莫惜金縷衣, 勸君惜取少年時。花開堪折直須折,莫待無花空折枝。」如果當時已有奈米科技,那麼金縷衣奈米化後會是如何呢?一般而言,大塊的金,外表是金黃色,延展性佳,導電性也佳,熔點高,大約攝氏1060度,化學性質很安定。然而,如果金經過尺寸的奈米化之後, 熔點就會隨之降低。

奈米科技的應用例子很多,像是日本高速公路圍牆表面會塗上二氧化鈦光觸媒的奈米顆粒,除了能分解空氣中造成酸雨的硝化物及硫化物,也能使建材外觀亮麗,又能減少空氣汙染。在歐洲,則將奈米技術應用於古蹟維護,希望歷經幾世紀風吹雨打的大教堂、戶外雕塑、壁畫等藝術品,能減緩被酸雨侵蝕的速率,延長壽命。德國研發新型汽車擋風玻璃,就是以奈米級玻璃顆粒混上塑膠,重量不但減輕,而且能不沾雨絲,不易附著汙垢,省電又環保。

期待「奈米」持續協助女王頭凍齡,以抵抗歲月和自然環境的風化。最後以自創的小詩描述「奈米科技」作結吧:亙古以來/在廣袤的世界裡/恆常縮小自己/ 成就別人/讓世界更寬廣/感謝人類的迎迓/讓奈米科技在學術殿堂裡/享有國王臨幸般/隆重的禮遇