由於工業化之後， 人類快速消耗地球上的資源， 並且大量製造二氧化碳及許多廢棄物， 使大自然失衡及環境遭受破壞。 因此， 為了讓未來人類可以永遠利用到地球上的資源， 科學家提出「永續發展」的理念。 什麼是「永續發展」？ 我們現今在使用地球上的天然資源時， 必須在滿足當代人的需求時， 同時做到不危及下一代的發展， 讓地球生態及資源能夠維持平衡， 使人類能永遠利用各項資源， 此即為永續發展。 那我們如何將「永續發展」的理念應用在生活中呢？ 為了同時兼顧到地球的永續， 因此，我們可以思考如何改進工業製程、 改善能源生產的方式， 運用「永續化學」的精神， 研發適切的化學方法， 來解決牽涉到永續發展的各種議題。 例如：開發新材料、新觸媒， 節省製程上的能源消耗以解決能源問題； 若企業要設廠﹐ 則必須符合環保要求﹑ 通過環境評估； 也運用化學方法與先進的科技設備， 回收汙染物質， 避免有毒物質排放到環境中， 造成水資源問題或空氣汙染問題。 諸如此類的各種措施， 都能將永續發展的理念落實在實際生活中。 而隨著科技發展， 科學家發現新的奈米材料 具有與原來塊材不同的物理及化學性質， 能提供新用途， 或是大幅提升催化劑的催化能力。 因此，科學家將奈米尺寸引入到材料的研發， 進入了奈米世界的探索。 這個領域的科技， 我們稱之為「奈米科技」。 首先，我們來認識什麼是「奈米 」？ 奈米是一種長度單位， 1奈米等於10⁻⁹ m， 即為十億分之一米， 大約是10個氫原子排列在一起的長度。 而奈米材料專指奈米等級的微小材料， 表示其材料尺寸的長、寬、高，三個向度中， 至少有一個向度屬於奈米等級， 即其長度在 1～100 nm 之間。 它的外觀有可能是「一粒的樣子」， 像是奈米分子團、量子點等； 也有可能是「一長條狀的樣子」， 像是奈米絲、奈米碳管等； 也有可能是「一片薄板」的樣子， 像是奈米薄膜等。 將原本的「塊材」做成奈米級的大小後， 會大量增加材料的表面積， 使其具有相當高的表面積和體積比， 大幅提高材料的表面活性， 明顯改變物質的物理性質及化學性質。 我們歸納出奈米材料與塊材 最大的差異性與其特異性質， 有以下四項： 第一項是蓮花效應： 蓮葉表面具有許多細微突出的表皮細胞， 上面附著著直徑約 1 nm的蠟質結晶， 當體積較大的水珠與髒污的粒子， 與蓮葉表面接觸到時， 會因為難以附著而滾落， 稱為蓮花效應。 因此，若將材料的表面做成奈米級的大小時， 可以讓物質具有與蓮葉類似的自潔效果， 例如：自潔馬桶表面有一層奈米釉， 以及自潔磁磚、奈米塗料、奈米建材等。 再來是彩蝶效應： 蝴蝶翅膀上的鱗片， 是由許多類似樹枝狀的奈米結構所組成， 每條細枝間的距離大約是70～100 nm， 當光線照射時， 依照反射定律， 會造成特定波長的光被反射。 隨著觀看角度不同， 呈現的色澤和圖案也會有所改變， 讓我們可以看見各種耀眼的色彩。 因此應用在許多光電元件和材料上， 就能設計出高效率的LED、光纖、半導體雷射等產品。 接著是催化能力： 對同一種類且等重量的催化劑而言， 催化效果會隨尺度減小而提升。 例如：黃金塊材性質穩定， 沒有催化能力； 但黃金奈米粒子催化烯類化合物 和氫氣反應產生烷類化合物時， 隨著黃金粒子愈小， 催化的效果愈好。 最後是顏色不同， 奈米粒子尺寸不同時， 會呈現不同的顏色。 例如：不同粒徑的奈米磷化銦， 其顏色可從綠色到紅色。 隨著奈米技術的進步， 我們生活中許多產品已與奈米材料密不可分。 例如：二氧化鈦的用途很廣泛， 可以添加在油漆、防曬霜或修正液中， 甚至作為食用色素。 若將二氧化鈦進行奈米化， 則可以使其成為奈米級光觸媒。 奈米級二氧化鈦光觸媒能吸收紫外光， 分解出電子和電洞， 將空氣中的氧氣和水分子 轉變成超氧陰離子和氫氧自由基， 可與有毒或具臭味的有機物質 進行氧化還原反應使其分解， 而達到滅菌、消毒、去異味的效果。 另一個例子是奈米銀， 奈米銀會釋出銀離子， 屬長效型抗菌劑， 因此，將奈米銀添加到襪子、紡織品、 棉球、口罩、燒燙傷敷料等， 可製成抗菌用品。 此外，還有奈米碳管， 奈米碳管是碳的同素異形體， 分成單層或多層奈米碳管， 是一層或多層石墨烯的圓柱體。 奈米碳管具有金屬與半導體的性質， 其彈性及張力強度極高， 甚至比鋼絲強上百倍， 由於重量極輕， 故應用範圍極廣， 例如：汽車零件、運動用品、 水過濾器、電路中的導線、電路開關、 平面顯示器等領域。 為了達到「永續發展」的目標， 我們必須考慮將丟棄不用的奈米材料集中回收處理， 否則極有可能造成汙染、影響生態環境， 甚至隱藏在食物鏈中， 使食物鏈頂端的人類遭受危害。 因此，在發展奈米科技及各項產品的研發應用時， 我們必須同時深思解決之道， 避免奈米材料可能帶來的危害。