陶太娘工作室

奈米陶瓷

拜現代科技之賜，與傳統陶瓷截然不同的精密陶瓷（fine ceramics）在電子、光電、機械、生醫等領域已被廣泛運用，近來奈米化的陶瓷粉體也已量產成功，其獨特的電、光、化及機械特性，普遍引起學術界及產業界的興趣。

奈米化後的光觸媒二氧化鈦，因比表面積增加，反應活性大幅提升，有更佳的氧化還原能力。在醫療、抗菌、淨水、防污、防霧及空氣清淨等方面都有顯著成效。

奈米化陰極陶瓷材料對鋰離子二次電池非常重要，有助於鋰離子在充放電過程進出陰極材料，使充放電電容量提高，可有效提升鋰離子二次電池的特性。

奈米陶瓷粉體可作為螢光材料，其發光波長隨粒徑縮小而變短，且發光量子效率可有效提升，已成為電漿顯示器、場發射顯示器、白光發光二極體中的重要螢光材料。

奈米化強介電陶瓷粉體可縮減積層陶瓷電容器的各層厚度，使積層層數增多，且有利於燒結過程，使介電層緻密化，可藉此顯著改善被動元件的性能。

奈米陶瓷因比表面積大，化學反應活性高，對溫度、濕度、氣體等外界環境變化十分敏感，所製成的感測器具有精確、靈敏、答應速度快等優點，詳見圖九。

奈米陶瓷材料因應用範圍極廣，已成為奈米研究領域的重要一環。

圖九 陶瓷材料與奈米科技

8.奈米被動元件—積層陶瓷電容器

電路板可說是電子產品的心臟，上面有IC記憶體、電阻、電容及電感等。電容器是一種被動元件，是電子產品中不可或缺的重要元件。電容器在電路中的功用是濾波、調整、電能儲存及移相。

先進電子產品力求輕薄短小，所以體積小、電容量高的積層陶瓷電容器（multilayer ceramic capacitor, MLCC）便益趨炙手可熱，詳見圖十。積層陶瓷電容器係由陶瓷層及內部金屬電極層交錯堆疊而成，也就是每一陶瓷層都被上下兩個平行電極夾住，形成一個平板電容，再藉由內部電極與外部電極相連結，將每一個電容並聯起來，如此可大幅提高電容器的總儲存電量。例如，只有一層介電陶瓷材料的電容器電容量為C，如果電容器厚度保持不變，但分隔為N層，則層積後的總電容量為C×N2。

目前各個被動元件廠商的主要研發目標，就是將每一層介電陶瓷層做得越薄越好，增加積層數目，以提高積層陶瓷電容器的電容量，而奈米級介電陶瓷粉體是最受重視的材料。採用奈米級介電陶瓷粉體的好處是，不僅可使積層陶瓷電容器的介電層變薄，總電容量增大，更因奈米級介電陶瓷粉體易於燒結，可使介電陶瓷層有較高的緻密性，減少介電層中的氣孔率，故奈米化積層陶瓷電容器擁有較優異的電氣特性。

 蘋