奈米效應

原住民科學教育當中有一套⟪吉娃斯愛科學⟫的動畫，
第一季第六集在介紹奈米的荷葉效應時，動畫說明的方式非常到位：
「葉子表面加上突起後接觸面積會增大，再加上奈米等級的纖毛，接觸面積就更大。」
透過上面的二級放大，以及葉面塗布蠟質的疏水效果，造就水滴在表面滾來滾去，可以把髒污通通帶走，讓學生看過這段介紹後，設計了一個檢測的方式，讓學生針對不同表面進行自清效果的預測，並且在七年級的尺度課程引入，透過app的檢測來驗證自己的假設是否正確

使用的 app

• 慢動作攝影功能
• Angle Meter
• 360˚測斜儀量角器
• Padlet 發表用

教學流程

1. 基本定義

   • 接觸角：為衡量材料本身親、疏水性的指標，
     
     
     當一液體與固體接觸時，經由固、液、氣三相都接觸到的三相點沿著液/氣界面的切線方向所形成的夾角（經由液體內部之夾角）就是液體表面與固體表面之間的夾角，接觸角可作為一種濕潤性的量度，理論試驗值為0~180度，當 = 0 度時，表面完全濕潤，當 =180度時，表面不完全濕潤。
     測量方式：
     • 在待測表面上滴一滴固定大小的水珠
     • 從側面拍攝一張照片、利用 Angle Meter 量取接觸角
       
       
       
   • 滾落角 ：水滴開始滾動時，物體表面所需的最小傾斜角度，可衡量水滴在表面上有多容易滑動的指標。這個角度越小，代表水滴越容易滾落。
     測量方式：
     
     
     • 在待測表面上滴一滴固定大小的水珠
     • 緩慢地將這個表面傾斜
     • 水滴開始滾動的那一瞬間記錄下當時的傾斜角度即為滾動角
     • 使用一台作為讀數、另一台則開啟高速錄影
       
       
       
       
       

2. 說明如何評斷出一個良好的抗汙表面，舉水滴的接觸角與滾動角測量為例，教師示範使用慢動作攝影拍攝滾落角以及接觸角對焦拍攝後如何用app量測角度

3. 提供各種不同材質，例如不同號數的砂紙、不同葉片表面、不同手機或平板的表面玻璃等等，請學生提出假設條件，寫在學習單上：
   我們覺得 A 自清效果 > Ｂ自清效果，
   因為 接觸角 A > 接觸角Ｂ
   且 滾落角Ａ < 滾落角Ｂ

   透過假設可知學生是否明白接觸角和滾落角的基本定義與自清效果間關連，
   若水珠越容易滾落，理應接觸角大(代表疏水效果強)，且滾落角小(水滴容易滑走而帶走塵埃)
   因為使用平板慢動作攝影可以比肉眼還要能判斷滑落瞬間角度，
   為了避免誤差，每個測試會進行三次，並取平均。

   
   
   

4. 透過測量，並根據數據來說明物體表面的自清效果，除了形成結論，也訓練學生表達，並從蓮葉效應啟發，以組為單位想一個生活中應用點子。如一種自潔汽車玻璃、永不沾污的雨衣，或是能自潔的建築外牆...等

結語

1. 有些測試不作不知道，根據前面的假設，最令我意外的是砂紙，假設上，同廠牌、同製程號數接近的砂紙，越細的理應可以堆積出越大的表面積，自清能力理應大於粗號數，結果卻令我意外。
2. 手機和平板的用料有所差異，舉自己的手機和平板為例，可以看得出來手機的親水性較高、平板的疏水性比較好，根據某南科工程師描述，這就是水滴角的測試，透過電漿加工、蝕刻、氟化物處理，就可以製作出效果絕佳的觸控面板，也難怪某些面板使用久了之後清污效果下降，但可能要提醒一下，如果你手邊有電漿球，千萬別拿手機上去，事情不是這樣處理的。

   

   平板表面

   
   

   

   手機表面

   
   
3. 附上評分規準表