1、第三節非金屬資料的發展學習重點應用科學的發展陶瓷、塑膠與人造纖維技術工業加速發展的要素資源危機與環保問題應用科學的發展十九世紀以後，人類對自然科學的知識有更進一步的認識，並試圖將這些知識應用在生活上面電學的發展義大利物理學家伏特1754-1827解釋電的性質，並於1800年製造第一顆實用的電池。人類對電學的知識不斷進步，成為日後新動力的來源，並應用到照明或通訊的用途。電的影響電動引擎、電燈：影響人的作息電報、電話：縮短了通訊時間，拉近了人的距離應用電學所產生的科技對世界產生艱苦影響化學的發展-肥料化學肥料的製造，對農業貢獻很大1900年以後，天然的肥料已不敷人類所需，科學家開運用合成的方法，大

2、量製造肥料1915年在德國開工生產的氨肥工廠，是化肥的先驅。影響：價格廉價、效果顯著，化肥得以迅速推廣，使糧食供應大為添加。化學的發展-染料早期的染料：多來自植物及礦物。缺點：產量有限，色澤不夠豐富，不能耐久。十九世紀，科學家在製造奎寧的過程中，發現一種紫色的沈澱物苯紫胺，可以作為染料。二十世紀染料的發展二十世紀初，應用化學技術製成的染料進入紡織工業。最初的染料顏色相當有限，但英、美、德國的大企業努力於新染料的開發，顏色逐漸繁複。合成纖維問世之後，上色技術與天然纖維不盡一樣，於是開發新的染料，使人類的生活更為豐富。醫藥方面的發展十九世紀後期以前，人類所運用的大部分藥品來自天然植物。缺點：因地理

3、條件及人為要素，藥品供應有限，有效成分亦無法控制，影響醫療效果。新的醫藥技術緣由：化學知識進步後，人類穩定天然植物的藥效。例如：利用柳樹枝的皮所含的水楊酸成分製成阿斯匹靈。另一方面，用合成的方法開發出新的藥物，如：三年代製成的磺胺藥物，可以對抗細菌感染。影響：醫藥進步後，很多棘手的疾病遂被抑制。陶瓷技術的發展陶瓦器：用高溫燒製泥土，出現瓦器、陶器。缺點：由於氣孔多，無法長期保管液體。瓷器：主要成分是高嶺土、石英及常石。在攝氏1200度高溫時，長石融化，不會透水，質地比較平滑、光亮。瓷器的傳播十三世紀，中亞商旅將中國瓷器傳到歐洲，西方人才開始認識瓷器1500年前後，義大利半島上米蘭等城市開始仿製

4、，初期產量有限。十八世紀後，開始大量生產。陶瓷二十世紀的發展因為化學知識發達，開始利用燒製陶瓷的概念，將瓷土中參與化學原料如碳酸鋇、矽、氮、氧化鋁等，以產生不同的物理或化學特性，稱之為精細陶瓷，應用範圍非常廣泛。精細陶瓷其性質隨著添加物的不同而異，有絕緣的、導電的、堅硬的。分成三類：電子陶瓷、結構陶瓷及生醫陶瓷電子陶瓷在燒製過程中，參與不同成分，可成為導電、不導電體、超導體、半導體。可以製成：火星塞、電路機板、感測器、錄影機磁頭、洗淨器、掃描器。電器製品上可看到：積體電路、光纖、雷射。結構陶瓷特點：耐熱、隔熱、耐磨、抗輻射用途：用於需求耐高溫的太空設備或汽車引擎。在核子反應爐中，也是重要的結構

5、資料生醫陶瓷利用陶瓷的特性：容易塑呵斥形、無毒、不會產生化學反應，可以與人體組織結合。用途：製成螺絲釘，連接骨頭，也可製成人工關節、義齒，甚至可用來修復頭蓋骨、頸椎。隨著醫學的進步，其用途不斷添加。精細陶瓷的展望因資料獲得較易，製作過程中耗費的能量較少，是未來工業發展的重心之一。塑膠工業近五十年來最重要的發明之一，對人類生活影響甚大塑膠的發展塑膠的出現：早在1870年代，德國的科學家已經將苯酚及甲醛混合在一同，製成一種黑色泥狀物質。二十世紀初，美國與英國兩地的科學家分別研討這這苯酚塑料。塑膠的特性：絕緣、可塑，可應用在電燈開關、燈座塑膠工業塑膠的應用1920年代以後，無色的尿素甲醛及甲醛樹脂相

6、繼問世，可以添加各種顏色，成為家庭用品的重要原料，小至梳紫、肥皂盒，大到桌麵、椅墊都可以應用。1970年代，隨著石油化學工業的進步，塑膠有更進一步的發展。例如：聚乙烯、聚氯乙烯及聚苯乙烯，可以製成絕緣、防震、吸音等資料，也可製成塗料乳膠漆、塑膠袋、鞋類。天然纖維古人衣著的來源是皮毛及植物的纖維兩河流域及埃及在西元前3000年左右已有亞麻栽培、中國以大麻為主。將麻類的莖經過浸泡後，可以分離出纖維，成為衣物的主要來源。棉花原產於印度，後來分別傳入中國及埃及，由於纖維柔軟，迅速獲得推廣。蠶絲發源於中國，後傳到日本及歐洲，但數量有限，價格昂貴。工業革命對穿著的影響工業革命首先從紡織業開始，先是毛紡織業

7、，後來轉變成棉紡織業。大量生產，使價格降低。到二十世紀後，人造纖維問世，大大改變人類的穿著。人造纖維的發展1930年代，美國的科學家製造出尼龍，可以已故太的方式出現，也可以拉成纖維，製造尼龍襪等。1940年代，發展出人造聚酯纖維，其中又以丙烯酸係纖維為主。成為現代衣物的重要原料人造纖維最初因為染色的工序與棉、毛紡織不同，引起疑慮，不願投資。後來，化學工業先以混紡方式，拓展人造纖維的市場。特征：有易乾、不遭蟲咬及不皺等特性，逐漸遭到重視，成為今日衣服的重要資料。大量運用，但不易分解、不溶於水，有環保的問題。玻璃的出現西元前3000年前，埃及以出現以裝飾為主的玻璃製品。西元前1500年，做為容器的

8、玻璃也已經出現。缺點：保管不易、價格昂貴，只是上層社會專屬。玻璃走進生活之中1680年代，法人發展出新的技術，才走近普通人的生活之中。十九世紀以後，玻璃製作技術有突破性發展，如：強化玻璃可以製作建築資料、桌面、隔間；耐熱玻璃可以製作鍋、爐具等。玻璃的應用1880年代，英格蘭地區已經利用玻璃來製作玻璃纖維。雷射出現後，玻璃可以成為光波的良好媒介，但由於其中雜質過多，所以科學家開始找耗損較少的玻璃。1960年代，科學家開發折射佳、易融化，便於製造的合成玻璃。1970年代，熔解矽石添加一些化合物後可以成為玻璃纖維的良好材質。從此以後，光纖科技成為數位通訊的重要媒介。矽晶是玻璃工業的另一項重要發展19

9、30年末代，科學家已經發現矽的導電現象，發展出天然半導體。1940年代末期，電晶體開始問世，引起了大眾傳播的革命。工業發展加速傳統工業：機器製造、紡織業1890年代：電器及製藥工業成為重要領域國家工業能否發達的重要要素：技術、生產戰略、資本專利法規：鼓勵私人或企業投入更多經費及人力從事研討及發展，並保護其研討的結果。驚人的工業發展速度時間：二十世紀中期以後緣由：1.生產線組裝成為主流。2.知識交換迅速。3.政府的獎勵與補助。影響：單位本錢降低、使許多工業產品售價降低，許多人都可以享用現代文明的成果。資源危機與循環利用決定文明的重要要素：糧食、能源、天然資源現代科學努力的兩個重要方向：原子能、太陽能金屬短缺情形尚未發生的緣由1.開採技術進步2.尋求替代品3.推動資源回收，提高循環利用環境保護問題油輪觸礁呵斥原油外洩，影響某個地方的生態問題工業廢水、廢棄或廢料呵斥環境污染1986年俄羅斯車諾比核能電廠發生不測，大量輻射外洩臭氧