高考申論題
108年
[醫學工程] 生物材料學
第 四 題
可以採用那些量測以定義材料之表面型態結構？（10 分）試列舉三種材料表面分析的工具（或儀器設備），並試述其功能。（10 分）
📝 此題為申論題
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看到這題應先聯想生醫材料植入人體後，『表面』是與周遭組織（蛋白質、細胞）互動的第一線。第一部分應從『物理形貌』、『化學性質』與『熱力學性質』切入，列舉量測指標（如粗糙度、潤濕性、化學組成）；第二部分則直接對應這些指標，精選三種最具代表性的表面分析儀器（如SEM觀察形貌、AFM測量粗糙度、XPS分析化學鍵結），並清楚論述其運作原理與功能。
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【破題】生醫材料的表面特性直接決定了其與宿主組織的交互作用（如蛋白質吸附與細胞貼附），因此全面定義材料表面的物理形貌與化學結構，是評估生醫材料相容性與功能性的核心。 【論述】 一、 定義材料表面形態結構之量測指標（10 分）
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材料表面特性分析
💡 整合物理形貌、粗糙度、化學成分及潤濕性以完整定義材料表面。
| 比較維度 | SEM (掃描電子顯微鏡) | VS | AFM (原子力顯微鏡) |
|---|---|---|---|
| 成像原理 | 高能電子束掃描 | — | 奈米探針原子間作用力 |
| 主要維度 | 2D / 微立體感形貌 | — | 精確 3D 立體影像 |
| 解析度 | 奈米級 (nm) | — | 原子級 / 次奈米級 |
| 操作環境 | 需高真空、導電處理 | — | 可在真空、空氣或液體 |
💬SEM 適合大範圍微觀形貌觀察與失效診斷，AFM 則用於精確定量表面粗糙度。
