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Synthesis, Characterization and Applications of Nanoparticle-Polymer Based Green Composites

為了解決Kuga Focus比較的問題，作者Mekuriaw assefa Kebede 這樣論述：

本研究主要探討不同複合材料及其應用，首先利用黏膠人造纖維(viscose rayon cellulose fiber)為基底加載鉑(platinum)和銀(silver)奈米粒子其分別應用在分解甲醛氣體和抑菌材料上。其次是使用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化纖維素奈米纖維(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy radical -oxidized cellulose nanofiber, TOCNF) 為基底加載氧化鋅奈米粒子(zinc oxide nanoparticles)其應用在染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell)。最

後使用丙烯酸酯(acrylate)為基底與瓊脂糖(agarose)合成一聚合物複合材料其應用在骨再生3D列印技術中。首先黏膠人造纖維先被選擇性地氧化後引入羧酸官能基(carboxylate functional group)於其中，隨後在其表面個別分散奈米鉑和奈米銀粒子藉由第四層胺終端基的樹枝狀高分子(amine-terminated fourth generation poly(amido amine) dendrimer, PAMAM)與羧酸進行醯胺化反應(amidation reaction)。由實驗發現，含1 wt% PAMAM和2 wt% 奈米鉑粒子之黏膠人造纖維比未含有PAMAM和

奈米鉑粒子的黏膠人造纖維高出84倍的吸附甲醛氣體能力且具65%分解甲醛氣體之催化效率(catalytic efficiency)。而加載0.2 wt% 奈米銀粒子之黏膠人造纖維由實驗結果顯示出對大腸桿菌(E. coli)具有優異的殺菌能力。因此，由上述結果可得知PAMAM可保護且將具功能性奈米金屬粒子有效固定於黏膠人造纖維上，並產生一具有功能性的黏膠人造纖維且有效應用在病態建築症候群(sick building syndrome) 之降解其病原體。其次是在含有TOCNF下進行氧化鋅奈米棒(ZnO nanorod, ZnO-NR)的原位生長(in situ growth)，進而製備出一具軟性導電

複合薄膜。我們利用該薄膜作為染料敏化太陽能電池之電極，在其表面加載氧化鋅奈米棒和碳點(carbon dots)。由實驗結果發現，最佳加載ZnO-NP@Cdot在TOCNF/ZnO-NR薄膜上是100 mg/(g TOCNF/ZnO-NR)為最佳優化比例。氧化鋅奈米棒和碳點之最佳優化比例為1:0.4，在藍光(波長479 nm, 強度為56.2 W / m2)照射下，染料敏化太陽能電池的功率轉換效率(power conversion efficiency)為0.15±0.08％。最後將使用羥基磷灰石-聚（二甲基丙烯酰胺）(hydroxyapatite-poly(dimethyl acrylamid

e), HAp-PDMAAm)複合材料藉由光固化成形法(Stereolithography)之3D列印技術製備出一骨再生模擬物(bone mimicry)。除此之外，我們也使用另一種複合材料-HAp-瓊脂糖複合材料並藉由同一技術製備出另一骨再生模擬物，進一步將這兩種骨再生模擬物進行抗拉強度(tensile strength)和其形態(morphologies)比較。由實驗結果表示出HAp: PDMAAm的重量比在0.17之HAp-PDMAAm複合xerogel其抗拉強度具有30.2 MPa，而Hap含量重量比在0.5之瓊脂糖骨複合材料其抗拉強度有26.2 MPa。由此機械強度顯示出該複合材料可

應用在骨再生醫學(bone-regenerative medicine)且對病患特定部位之再生在3D bioprinting技術具有無限潛力發展。總括本實驗結果主要集中在生產出具低成本、高穩度且環保之綠色複合奈米材料以及評估其材料於醫學、環境及能源方面的應用。因此，由本研究結果將有助於目前奈米技術發展以利提高現代人類生活水準。