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小型智能機器人製作全攻略（第5版）

為了解決pvc用途的問題，作者（美）戈登·麥庫姆 這樣論述：

小型智能機器人製作全攻略 是小型智能機器人製作的資料寶典，通過實例講解，告訴你製作機器人需要掌握的綜合知識，內容翔實，通俗易懂。初學者可以邊玩邊學，瞭解小型智能機器人設計、製作和使用的技巧。有一定製作經驗的愛好者也可以從本書中“淘”到不少好點子。   本書已經是第5版了，在前4版的基礎上做了大量更新了，增加了新的電機、感測器和模組的專案應用實例。這本書意在啟發你使用不同的元件來構建機器人，你可以按自己喜歡的方式把書裡介紹的模組化的專案加以組合，創建出各種形狀和尺寸、高度智能化的機器人。 Gordon McComb的作品涵蓋業餘愛好者和機器人教育領域，有著30年的寫作經驗，被M

AKE雜誌稱為“業餘機器人之父”。他是《小型智能機器人製作全攻略》一書前4個版本的作者，該書在業餘機器人愛好者中廣受好評。被翻譯為多種語言。 譯者   臧海波 網名“digi01”，國內創客，也是《無線電》雜誌作者。在網路上有一定知名度和號召力，被愛好者稱為“機器人DIY界的元老”。在《無線電》雜誌上連載機器人製作、音訊DIY等門類的文章，並參與翻譯《愛上製作》系列圖書。 前言 致謝 簡介 第一部分 — 機器人建造中的科學與藝術 第一章 — 成為機器人建造大師 為什麼要建造機器人？ 簡單到超乎你的想像 需要掌握的技術 自製、套件，或者成品？ 第二章 — 機器人的構造 固定與

移動式機器人 自動與遙控式機器人 人工與自主機器人 那麼，機器人到底是什麼？ 機器人的身體 運動機構 動力系統 感測器 輸出設備 第三章 — 建造機器人的安全須知 專案安全 焊接安全 防火安全 電池安全 防止靜電損害 用電安全 急救措施 P9 第二部分 建造機器人 第四章 準備材料 本地或線上電子經銷商 專業網上機器人零售商 工藝用品商店 手工製作商店 五金和裝修材料商店 有計劃的一次性採購 其他有價值的零售商 回收：利用現有資源 做事情有條理 第五章— 機器人建造入門 選擇合適的建造材料 建造機器人所需的基本工具 五金用品 機械加工技術 第六章 — 用生活材料製作機器人 用輕型材料快速搭建

機器人 底板的切割與鑽孔 用熱熔膠把材料組合到一起 使用臨時緊固件快速成型 把玩具改造成高科技機器人 用搜羅到的材料建造機器人 第七章 — 木制機器人 使用硬木還是軟木 實木板還是膠合板 木材切割技巧 現學現做——打造一個帶動力的木制平臺 第八章 — 塑制機器人 適用于機器人的塑膠種類 製作機器人的首選塑膠 塑膠的購買方式 硬性發泡PVC的優點 確定板材厚度 怎麼切割塑膠 怎麼給塑膠鑽孔 P10 製作塑膠底盤 製作塑膠框架 塑膠的彎曲定型 塑膠邊緣的打磨 怎麼粘合塑膠 怎麼給塑膠上色 打造一個帶動力的塑制平臺 第九章 — 金屬制機器人 適合用來製作機器人的金屬 測量金屬厚度 什麼是熱處理 怎麼

購買適用于機器人的金屬材料 適用于機器人的可回收金屬材料 金屬加工技術 建造CrossBot——一個“免切割”金屬平臺 第十章 — 用數位技術建造機器人 設計切割鑽孔佈局 使用CNC雕刻機 使用鐳射切割機 使用3D印表機 第十一章 — 組裝技術 螺絲、螺母和其他緊固件 各種支架 粘合劑的選擇和使用 第三部分 讓你的機器人動起來 第十二章 — 電池和電源 常見電源概覽 適用于機器人的電池 瞭解電池規格 可充電電池 機器人電池概覽 常見電池尺寸 提升電池容量 電源和電池的電路符號 使用和電池配套的電池盒 P11 使用可充電電池組 電池安裝技巧 電池與機器人的連接 注意電池極性 增加熔絲保護 穩壓

電源 處理電力不足的問題 網上內容：附加資訊 第十三章 — 讓你的機器人動起來 選擇一種行走機構 輪式行走機構 履帶式行走機構 腿式行走機構 其他運動方式 網上資源：限制機器人的重量 選擇正確的電動機 電動機參數 測量電機電流 解決電壓跌落問題 第十四章 — 使用直流電動機 直流電動機工作原理 瞭解直流電動機的規格 控制直流電動機 用開關控制電機 用繼電器控制電機 用電晶體控制電機 用MOSFET功率管控制電機 用橋模組控制電機 控制直流電動機的轉速 抑制電磁雜訊 為機器人選擇電動機 第十五章 — 使用舵機 R/C舵機的工作原理 R/C舵機的控制信號 內部電位器的作用 特殊用途的舵機類型和尺寸

齒輪機構和輸出力度 P12 輸出軸的軸襯和軸承 連接器種類及配線 類比舵機與數位舵機 舵機控制電路 使用可連續旋轉的舵機 用舵機控制感測器雲台 用舵機控制腿關節、手臂和手指 第十六章 — 安裝電動機和車輪 安裝直流電動機 安裝R/C舵機 在軸上安裝動力傳動系統 車輪與直流齒輪減速電機的安裝 車輪與R/C舵機的安裝 安裝舵機聯動機構 適用于機器人的傳動零件 使用剛性和柔性軸連接器 電動機輸出軸的形制 第四部分 製作你的第 一個機器人 第十七章 — 搭建輪式機器人 輪式驅動機器人的設計原則 雙電動機BasicBot 附加項目：雙層結構的RoverBot 搭建4WD機器人 兩個快速成型的輪式平臺

第十八章 — 搭建履帶式機器人 履帶式機器人的科技魅力 第十九章 — 搭建步行式機器人 步行式機器人概覽 選擇最佳結構材料 從零開始還是使用套件 腿部動力 步行機器人的步態分析 搭建3個舵機的昆蟲機器人 P13 第二十章 — 搭建機器臂和夾持器 人類手臂的構造 機器臂上的自由度 機器臂的類型 驅動技術 搭建一個3自由度的腕關節 用套件搭建機器臂 用夾持器構成機器爪 第五部分 機器人電子學 第二十一章 — 機器人電子學入門 電子製作必備工具 電路製作基礎入門 熟悉導線與配線方法 焊接技巧 第二十二章 — 機器人常用電子元件 首先要認識電子元件的符號 固定電阻 電位器 電容 二極體 發光二極體

（LED） 電晶體 積體電路 開關 繼電器 其他元件 網上內容：元件採購 第二十三章 — 製作電路 使用免焊電路實驗板 用免焊電路實驗板搭建電路的步驟 製作永久性免焊電路 給機器人安裝免焊電路實驗板 使用好免焊電路實驗板的竅門 製作電路板 P14 使用原型開發板 給電路板配上插針 最佳連接方式 第六部分 機器人的大腦 第二十四章 — 機器人的智慧 基本大腦 從簡單開始！ 分立元件構成的大腦 輸入和輸出 認識單片機 單片機的形狀和規格 單片機的內部結構 單片機的速度 網上內容：程式設計入門 第二十五章 — 使用Arduino Arduino的結構 用擴展板擴展介面 版本分類 USB連接與電源

Arduino的引腳 給Arduino程式設計 給機器人程式設計 使用舵機 創建自訂函數 控制兩個舵機 流控結構 使用串口監視器 一些常用的機器人函數 第二十六章 — 使用BBC Micro：bit 認識BBC Micro：bit 選擇程式設計語言 Micro：bit的擴展包 給Micro：bit上傳程式 實用的機器人功能 P15 第二十七章 — 使用樹莓派 樹莓派的內部結構 樹莓派電路板的規格 樹莓派的供電 選擇作業系統 登錄樹莓派 硬體擴展 認識GPIO引腳 程式設計選項 一些常用的機器人功能 樹莓派的高級功能 第二十八章 — 其他適用于機器人的單片機 使用PICAXE 使用Paralla

x BASIC Stamp 使用Parallax Propeller 第二十九章 — 單片機的硬體介面 感測器輸入 電動機和其他執行器 數位輸出介面 數位I/O介面 類比輸入介面 使用模數轉換 使用數模轉換 多信號輸入輸出結構 USB連接 網上內容：擴展I/O介面 遵循科學設計原則 第七部分 機器人感測器 第三十章 — 觸感 什麼是觸感 機械開關 使用按鈕消抖電路 開關的軟體消抖 給碰撞開關程式設計 機械式壓力感測器 P16 用麥克風製作觸覺感測器 其他種類的“觸覺”感測器 網上內容：壓電陶瓷式感測器 第三十一章 — 接近與測距 設計概述 簡單紅外接近感測器 調製型紅外接近探測器 紅外測距

網上內容：使用被動式紅外感測器 超聲波測距 使用鐳射測距儀 擴展感測器視野範圍 第三十二章 — 導航 跟隨預定路線：尋線 沿著牆壁行駛 測距：計算機器人的行駛距離 認識加速度、旋轉與方向 羅盤定位 使用傾斜和重力感測器 更多適用于機器人的導航系統 第三十三章 — 環境感知 監聽聲音 適用於機器眼的簡易光電感測器 視覺系統簡介 煙霧探測 檢測危險氣體 熱量感知 第八部分 與你的機器人互動 第三十四章 — 機器人的遙控操作 用紅外線遙控機器人 用Zigbee無線模組控制機器人 藍牙遙控 圖像傳輸 P17 第三十五章 — 聲響效果 預程式設計聲音模組 商業化音效套件 輸出警報或其他警告音 用單片機

輸出聲音和音樂 使用音訊放大器 用單片機播放聲音和音樂 語言合成技術：讓你的機器人開口說話 第三十六章 — 機器人的視覺效果 用LED顯示回饋資訊 使用LCD顯示幕 用光線效果實現人機互動 最後，放手去做！ 第九部分 線上機器人專案 第三十七章 — 製作尋光機器人 設計目標 LightBot底盤 可供使用的單片機 第三十八章 — 把R/C玩具改造成機器人 設計目標 R/CBot底盤 可供使用的單片機 第三十九章 — 製作尋線機器人 設計目標 LineBot底盤 可供使用的單片機 第四十章 — 製作機器臂 設計目標 BallBot平臺 可供使用的單片機 附錄RBB技術支援網站

pvc用途進入發燒排行的影片

陽極氧化鋁膜/鋁線材微結構對電性之影響

為了解決pvc用途的問題，作者王聖方 這樣論述：

導線結構大部分為外覆高分子PVC的金屬線，普遍不耐高溫、酸鹼、磨耗以及嚴苛氣候，PVC絕緣外層耐溫僅60℃，隨著PVC老化並脆化，絕緣性降低，陶瓷層優異的材料特性可以解決此高分子的使用限制，用以取代傳統導線，完全不會有過熱燃燒起火問題，本研究使用陽極處理氧化鋁，作為絕緣層，PVC體積電阻 >1012 Ω - cm ，但氧化鋁卻有 >1014 Ω - cm ，相差百倍。以鋁線為芯材，表面用陽極處理生成氧化鋁作為絕緣層，作法如下：鋁線當作陽極，陰極選取石墨板為惰性電極，草酸為電解溶液，通電使鋁線材表面氧化形成氧化鋁薄膜，其化學性穩定，不受酸鹼腐蝕，氧化鋁熔點2,072°C，即使500°C下，體積

電阻率仍有1014 Ω - cm ，介電擊穿電壓有18KV/mm，氧化鋁不可燃、耐酸鹼、幾乎沒有壽命侷限。習知陽極氧化鋁是高密度堆積六角形孔洞，可填塞色料發色，其孔洞緊密排列，且氧化鋁膜緊密附著在鋁基材，可完整均勻包覆鋁線，空氣中當電壓小於10000V時不導電，電阻為無窮大，但電壓大於10000V時，空氣就會被擊穿而導電，設計氧化鋁作為絕緣層，再有孔洞提供的空氣電阻，研究陽極氧化鋁當作導線絕緣層的可行性。以CVD和PVD在金屬上披覆陶瓷，難以避開披覆層剝落問題，本研究選用工業用純鋁，先研磨將鋁表層氧化層去除，再浸泡氫氧化鈉，為了清潔表面，接著浸泡硝酸溶液中和殘留氫氧化鋁，同時表面敏化，再以化學

拋光將表面平整化，以利於進行陽極處理時能平均分布電荷。鋁基材之表面粗糙度與化學拋光後表面粗糙度成正比，2000號砂紙研磨所得粗糙度為0.72μm，足以有利於後續氧化鋁生長，10%草酸50V生成之微結構孔洞小，且可生成厚度35.92μm，此厚度為最佳電阻>2000MΩ。因氧化鋁因成長張應力產生沿線材方向的裂紋，而在裂紋處電擊穿，雖然已達到高絕緣電阻，但裂紋缺陷有擊穿後電阻出現，其氧化鋁膜成長厚度約每增加10V之電壓，厚度增加1倍，使用兩段式陽極處理，第一段使用30V，第二段使用50V，經由第一段10min以上製造緻密表層，再加上第二段加速生長，以達到最佳絕緣，第一段30V陽極處理需要大於10mi

n，而第二段加速生長其需要大於30min才能生長出能抵抗1000V高壓之絕緣電阻，再經由披覆凡力水，先隔絕氧化鋁與大氣接觸吸收水份，並填補應力產生裂紋，達到最高絕緣電阻之導線，製作出來之AAO最高耐電壓1000V下接近∞，並進一步解決具氧化鋁外層導線的彎折裂開問題，撓曲90度仍能抵抗250V直流電壓，工作溫度達450℃。

改變世界史的12種新材料：從鐵器時代到未來超材料，從物質科學觀點看歷史如何轉變

為了解決pvc用途的問題，作者佐藤健太郎 這樣論述：

  科學與文明的化學反應、材料與歷史的物理變化 日本獲獎科普作家佐藤健太郎解析撰述 鐵、橡膠、膠原蛋白……等十二種材料 如何轉動時代之鑰、開啟改變歷史的關鍵時刻   從材料科學角度建構全球史！ 本書介紹12種你最熟悉，卻未想過他有扭轉世界歷史能力的材料。 世界的變化快速，我們日常生活中的音樂載體即是一例，自戰後從唱片到CD登場後不久就讓出了寶座，至今由網路的串流及影片網站取代，急速消失。變化難以預測。作者認為世界如此快速變化，最重要的關鍵就是「材料」。自石器時代、青銅時代、鐵器時代至今，這些名詞證明了材料的出現是文明邁向新階段的關鍵。回到唱片的例子，最早的唱片是以蟲膠製成

，五○年代由於更加耐用便宜又易於量產的聚氯乙烯（PVC）唱片出現，使得流行樂的巨大市場成形。 推動歷史的材料有很多種，既有大量普及的材料，也有被競相爭奪的稀有材料，有自然和加工的材料，也有人工材料。本書選出其中十二種並介紹相關的歷史，希望能和讀者一窺材料才是打開時代之門的鑰匙。   ▌人人都愛黃金，但卻「不實用」 黃金是最為人渴望，也是集歷史於浪漫於一身的存在。黃金在牙醫治療或是電子上的用途都是很後期才被開發的，古代的黃金，如同希臘神話邁達斯國王點石成金故事所說本身毫無用處，主要是作為裝飾和貨幣，後者是最重要的用途。作者從神話切入，並介紹了黃金在日本的歷史，以及人類對黃金的追求，如淘金熱、西班

牙對印加帝國的征服，還有煉金術從現代化學的角度來看，要在燒瓶裡轉換元素是不可能的，但數千年的鍊金術發展中也發現了許多化學物質，磨練出基本化學實驗技術，化學進步後也才發現了黃金的新用途：導電。 作者也介紹了黃金的化學特性、作為貨幣的變化。今日的黃金已不再作為貨幣，但在人們心中仍是高價而保值的金屬，寄託著人類的想像。黃金卻造就了它吸引人目光的無限魅力，甚至成為計量「價值」的重要素材。   ▌從黏士到堅硬材料，陶器成為人類生活最重要的存在 陶瓷器的燒製是考古學者判斷文明的指標，也是自古便為世界各地人們常用，至今仍是生活裡被廣泛使用的材料。目前考古所知最早的燒製品是在中國湖南省出土，大約一萬八千年前的

土器。日本則是在冰河期結束時開始使用。各種形式的燒製品有助於水以及食物的儲存和調理，大幅提升人類的繁榮。 作者從化學變化來解釋為什麼黏土經過高溫能變得更加堅固耐久，並介紹了中國低溫燒製的陶藝技術（秦俑、長城磚塊）還有為了取得燃料過度砍伐森林對環境的影響，並從釉藥的進步再帶到白磁在中國和歐洲瓷器頂點梅森瓷器的起源，最後提及現代科學技術和陶瓷材料。伴隨人類超過萬年的陶瓷器，作為材料還隱藏著各式各樣的潛力。   ▌膠原蛋白不只留住青春，還在戰場上保你一命 經歷多次的冰河期以及必須跨越寒冷地域旅程的人類，在很長的時間裡唯一的防寒衣物是動物毛皮。毛皮要能使用必須經過加工，鞣製過的皮革具有柔軟度，能保溫且

輕盈，即便在有許多替代材料的今天依然很受歡迎，其祕密就在皮主要成分的膠原蛋白上。 作者從生物化學角度介紹膠原蛋白的特殊結構和重要性，膠原蛋白約占人體的三分之一，但和其他蛋白質的構造以及功能不同，主要是位於細胞外，發揮連結的作用，也是皮能維持柔軟彈性的原因，也是骨頭和肌腱的主要成分。骨頭是舊石器時代人類重要的硬質材料之一。蒙古帝國征服世界所使用的複合弓是在木製弓內側貼上動物骨頭或肌腱來加強彈性和硬度。貼合兩者的明膠、也是由膠原蛋白而來。除此之外，膠原蛋白也用在底片的塗料上。 今日由於對野生動物的保護意識和替代材料的開發，皮草皮革不再像以前那樣常見，底片也被數位相機取代。但膠原蛋白作為美容、醫療修

補，還有生物醫學植入材料受到矚目。若說由植物產生的材料中最重要的是纖維素，那麼動物材料裡最重要的就是膠原蛋白。   ▌運用最廣泛的金屬王者 鐵是材料之王。但鐵本身是柔軟的白色金屬，需要和其他金術製成合金才能擁有堅硬的優點，且容易鏽蝕，融點高達一五三五度，需要一定技術才能加工。鐵的優勢在於（和其他金屬比較下）易於取得。如果黃金的是稀少尊貴的代表，鐵就是能廉價大量生產的代表。 為什麼鐵的存在數量比其他金屬多？作者認為解答在核物理學中。人體由許多元素構成，包括碳、氧還有鐵等元素。這些元素是從星星而來。像太陽這樣的恆星內部超過一千萬度以上的高溫裡，核融合產生新的元素，我們的太陽中進行的是氫的融合，產生

了氦。更加古老而巨大的恆星中則有更重的原子融合出更重的元素，但並非永無止境。元素合成的界線就是鐵，是最安定的存在。地球上的重金屬還有人體中的重元素，可以說都是星星的碎片。現在的宇宙最多的仍是氫元素，和排名第二的氮元素總和大約佔全宇宙百分之九九點八七。但經過數百億數千億年後，鐵的比例會逐漸增加，最後變成都是鐵素的寂靜空間。 後半作者以鐵合金中最重要的鋼為切入，從西臺人和鐵的歷史說起。西臺人因鍛造鐵器而興盛，衰亡可能為了鍛造而跟過度砍伐森林有關。另一假設是西臺人為了尋求森林資源東進，後被稱為韃靼人。西臺帝國以及製鐵技術擴散的歷史還有很多疑問尚待證明。後半則是介紹日本刀的鍛造，還有不銹鋼的歷史。 從

西臺以來人類進入鐵器時代，恐怕鐵會持續材料之王的寶座直到人類消亡。   ▌纖維素造就了傳播之王 纖維素是地球上最大量的有機化合物，全球植物每年共可產出一千億噸。這樣大量的素材實際已被人類廣泛運用，從布料、食品、藥物錠劑都有纖維素，其經過化學加工後在高科技製品中也是不可缺的材料。但生活中最常間的纖維素製品應該是紙。 本章中作者從蔡倫的發明談起，蔡倫發明的紙重要性在於不但原料價格低廉，品質亦大幅提升，使得文化易於保存和傳播，並使中國能發展出書法等藝術。科舉制度能持續到二十世紀，紙的存在也功不可沒。作者從化學角度解釋纖維素的強韌和特點，並介紹了製紙技術在日本的發展以及和紙的特點，還有製紙技術因怛羅斯

之役傳到西方，以及印刷術的發展等。 纖維素作為主要知識和情報載體的王者地位，直到二十世紀後半才因磁性紀錄載體的出現而受到威脅。但陪伴人類兩千年的紙，作為材料也出現了大進展，那就是奈米纖維素（Nanocellulose）的出現，具有輕量而高強度的特點，混合其他材料可能製作出能通電的紙。雖然目前仍有成本高昂的缺點，未來的應用範圍相當廣泛，或許會成為今後社會發展的關鍵吧。   ▌千變萬化的碳酸鈣   若説鐵是材料的王者，碳酸鈣就是大明星。碳酸鈣來自石灰岩，即便是資源貧乏的日本也相當豐富。從教室裡的粉筆到食品添加物，濕壁畫的使用材料，碳酸鈣用途廣泛，在藝術上嘉惠人類良多。作者從地科角度說明碳酸鈣在地球

大量存在的理由。地球誕生時大量二氧化碳溶於海水，並和海底火山噴發的鈣元素結合，這讓地球大氣裡的二氧化碳比例下降，降低氣溫。和地球大小和質量類似的金星就沒那麼好運，海洋在吸收二氧化碳前就被蒸發，結果殘留大量二氧化碳，溫室效應讓溫度高達四百度以上。 石灰和木灰是最易取得的鹼性材料。粉碎的石灰石或貝殼經燒過後的生石灰具有殺菌效果，且能用來照明。石灰能調節土地酸鹼，是糧食生產的重要物質，也能用在防止病蟲害上。宮澤賢治也曾為推廣石灰的使用而奔走。但石灰最重要的用途是作為水泥，能用做建材，其中最能有效利用的就是羅馬人。條條大路通羅馬，固定大路表面的石板還有各種公共建築的都是水泥。 後半段作者則將重點放在海

洋生物。地球誕生時融入海水的二氧化碳也對海生物造成的影響，形成他們禦敵的硬殼。現在能有那麼多大量便宜的攤酸鈣能使用，也是受惠於當時的海中生物。然而碳酸鈣產物也有高價品，即是珍珠。作者在此介紹了珍珠的歷史、日本養殖業的發展，最後提到珊瑚礁和地球暖化危機。   ▌編織出帝國的柔軟素材 作者回憶小學時社會科背誦的地圖符號裡有「桑田」記號，由於當時周遭環境裡已經看不到桑田，作者一直對這個記號抱著疑惑。在昭和初年，桑田面積占日本農地四分之一，大約四成的農家養蠶，這也對日本農家建築和習俗產生影響。『日本書紀』和中國神話都顯示絹很早就出現在人類歷史中，也影響到日本的漢字。 絹觸感光滑，帶有光澤且耐用，並具有

透氣性且能保溫，理由是其成分絲蛋白的性質以及製程上。作者從化學結構和纖維形狀來解釋原因，並介紹絲路的歷史、以及日本從平安朝到現代的養蠶取絲歷史，包括蠶的品種改良、製絲工廠在日本現代化過程的角色。在化纖取代蠶絲的現在，桑田的地圖符號已在二零一三年廢止，科技也將目標轉向蜘蛛絲的利用，或許也可能有強化蠶絲的出現。   ▌運動與交通的世紀革命 二○一七年富比世公布的運動員收入排行榜裡，前百大中球類運動就占了九十名。風靡全球的球類運動裡，許多是在十九世紀後半誕生。這些運動中，比如足球擁有悠久歷史，棒球最初的比賽方式和現在完全不同，但都在差不多的時期裡大幅發展，作者認為這是因為品質優良的橡膠普及，讓球本身

能大幅改良且有穩定品質的緣故。作者接下來介紹了天然橡膠的產生，並從化學結構來說明橡膠有彈性的秘密。哥倫布第二次航行中發現橡膠並帶回歐洲， 英國化學家發現他能擦去鉛筆字跡。但橡膠能被廣泛使用，則是在固特異發明硫化處理使得汽車發明產生交通革命。作者再次提起材料和時代的關係性，他認為如果是中國道士取得橡膠，或許是否也能發明加硫法，若是把橡膠交給羅馬人，是否能讓幫助羅馬帝國更加擴張。想像各種可能，也是一種樂趣。   ▌地球兩端的吸引，開發了強力磁鐵的應用 為什麼磁鐵能吸引鐵的謎直到二十世紀才被解開，最簡單的說法就是電子旋轉產生磁性。電子的旋轉方向有兩種，一般物質中兩者數量相同，抵消了磁力，但由於鐵的原

子構造特殊，無法抵銷，因此產生磁性。人類發現磁鐵時間尚無定論，中一個說法是遊牧民族的鞋或拐杖上的鐵製品吸住了黑色的磁石，而發現了天然磁鐵。最早利用磁鐵的是中國人。作者在此介紹了指南車和「天子南面」的由來，還有鄭和下西洋的歷史，以及古代人因磁石「偏角」現象產生的困擾。伊能忠敬在一八一七年繪製出正確的日本地圖，他的仔細測量是最大的因素，但也受惠於當時日本附近的偏角近乎於零的運氣。 作者接下來介紹了物理學上第一部闡述磁學的專門著作《論磁石》，再從地球的地磁場延伸到近代電磁學的誕生以及在記錄媒體上的應用。最後則介紹了近代日本對強力磁鐵的開發。 ▌人類在天空遨翔的最大功臣 鋁是地球上非常普遍的元素，在地

表上的含量僅次與氧和矽，排行第三。但由於鋁和氧的結合太強，長久以來都是以氧化狀態存在，直到一八二五年才首次被提煉成金屬。具有輕盈、合成後有能有一定強度的優點，鋁作為金屬被人類使用的歷史卻只有兩百年左右，直到二十世紀才確立了量產方式而被廣泛使用。 作者本章中介紹了鋁的歷史，丹麥化學家成功提煉出鋁，以及法國拿破崙三世對鋁的熱愛，還有十九世紀分別成功提煉出鋁的美國科學家。並從化學角度解釋鋁為何輕盈、以及如此容易氧化的元素為什麼位是不易鏽蝕的材料，以及鋁在飛機製造上的應用等等。 ▌無所不在的塑膠改善了人類的生活也污染了未來 作者幼年裝著果汁的玻璃瓶，在一九八二年的食品修正法後被塑膠取代。輕盈，耐用，價

格低廉又容易形塑和上色，還可製作出不同的強度跟機能，塑膠取代了許多素材被應用在今天的日常生活、甚至航太用途上。而最早察覺到塑膠的人是誰呢？作者從工匠獻杯給羅馬皇帝的故事推測，那個不會粉碎的玻璃杯說不定就是塑膠材質的。作者引用日本工業規格的定義，塑膠是一種以高分子物質為主原料以人工製成各種用途的固體，並從分子和化學結構來說明這個定義，並介紹人工合成樹脂的歷史，從十九世紀的硝化棉、到二十世紀確立高分子的概念，到尼龍、聚乙烯的發明以及量產。最後提及塑膠的未來發展以及海洋污染的問題。   ▌影響近代科技最主要的元素：矽 僅僅一個世代，電腦就從企業或是研究機構裡的巨大機器化身為智慧型手機，成為日常生活的

一部份，這數十年來的社會變化，也有許多和電腦有關，因此矽是代表現代社會的材料。 在過去，人類也為了精密計算打造出各種工具，作者從古代希臘人打造用來計算天象的安提基特拉機械開始介紹，談及十七世紀著名的數學家帕斯卡、萊普尼茲設計過齒輪式的計算機，被視為電腦先驅巴貝奇的計算裝置開發、到真空管電腦的誕生。但電腦能發展成今日的樣貌，還是因為矽。 矽和氧是週期表上下相鄰的元素，性質類似，但在生物界幾乎沒有矽的存在。作者從此出發介紹矽的特性、化學構造以及用途，還有半導體從鍺到矽的發展過程，以及對電腦、人工智慧等產業的影響。  

研究與開發用於減低聚偏二氟乙烯膜生物污染的兩性離子材料

為了解決pvc用途的問題，作者許宸華 這樣論述：

因兩性離子系統良好的抗沾黏性質，使兩性離子材料已被廣泛用於廢水、生物和醫學領域的薄膜上，本論文探討了新型抗污兩性離子的合成和表徵，以及他們在改質聚偏二氟乙烯薄膜以抵抗各種污染的用途。在第 1 章中，介紹了多年來發展起來的不同防污系統的介紹和一些最新的相關文獻； 膜分離技術； 並提供膜改性工藝。 本節也說明了本研究的目標。第 2 章介紹了通過簡單混合方法引入 2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽鹼和甲基丙烯酰氧基乙基丁基氨基甲酸酯基團 (PMBU) 對 PVDF 膜進行的簡單改質。 通過蒸汽誘導相分離（VIPS）工藝成功獲得了一套雙連續防污膜。 防污測試表明，PMBU/PVDF 膜能夠抵抗多種生物污染

物，其中細菌附著和血小板粘附分別降低到 99.9% 和 98.9%。第 3 章探討了使用衍生自商業苯乙烯馬來酸酐的兩性離子共聚物通過原位改性調節 PVDF 膜的防污性能。 該膜通過VIPS製膜程序，此製膜方式提供了高度多孔的微濾雙連續結構。 膜的物理化學分析表明，通過添加親水性兩性離子共聚物，膜的潤濕性得到改善。 這無意中導致對細菌和全血的抵抗力增加。第 4 章詳細分析了磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯 (SBMA) 共聚物在蒸汽滅菌過程後無法抵抗生物分子貼附的問題，並研究了建議的替代共聚物：磺基甜菜鹼甲基丙烯醯胺 (SBAA) 的特性。液相色譜和質譜分析表明 SBMA 單體 (279 g/mol) 的

蒸汽滅菌發生在酯鍵斷裂中。可以檢測到 Mw 為 211 g/mol 的物質，以及單體 MS 光譜中 279 g/mol 的原始 SBMA 物質。另一方面，SBAA 在滅菌過程後保持其完整的結構。對於共聚物的相同情況，PS-r-PEGMA-r-SBMA 在滅菌後有碎片，而 PS-r-PEGMA-r-SBAA 在檢測範圍內沒有提供共聚物碎片的證據。這些表明 PS-r-PEGMA-r-SBAA 衍生物可能是製備用於可能需要蒸汽滅菌的生物醫學相關應用的防污兩性離子膜的可行替代品。