機電工程學系
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系所沿革
為迎合產業機電整合人才之需求,本校於民國 91年成立機電科技研究所,招收碩士班學生;隨後並於民國93年設立大學部,系所整合為「機電科技學系」,更於101學年度起招收博士班學生。103學年度本系更名為「機電工程學系」,本系所之發展方向與目標,係配合國家政策、產業需求與技術發展趨勢而制定。本系規劃專業領域包含「精密機械」及「光機電整合」 為兩大核心領域, 使學生不但學有專精,並具跨領域的知識,期能強化學生之應變能力,以適應多元變化的明日社會。
教學目標主要希望教導學生機電工程相關之基本原理與實務應用的專業知能,並訓練學生如何運用工具進行設計、執行、實作與驗證各項實驗,以培養解決機電工程上各種問題所需要的獨立思考與創新能力。
基於建立系統性的機電工程整合教學與研究目標,本系學士班及研究所之教育目標如下:
一、學士班
1.培育具備理論與實作能力之機電工程人才。
2.培育符合產業需求或教育專業之機電工程人才。
3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之機電工程人才。
二、研究所
1.培育具備機電工程整合實務能力之專業工程師或研發人才。
2.培育機電工程相關研究創新與產業應用之專業工程師或研發人才。
3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之專業工程師或研發人才。
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Item 以超快雷射製作石墨烯/二硫化鉬元件結構於氣體檢測(2021) 韓同耀; Han, Tong-Yao本研究利用超快雷射製程 (Ultrafast laser processing technique)進行製作設計的微型加熱感測元件及其特性探討,同時整合二硫化鉬(Molybdenum disulfide, MoS2)材料,以開發異質結構(Heterostructure)元件於氣體檢測(Gas detection)應用。本研究是採以有限元素法(Finite element method, FEM),在設計的串/並聯電路之微加熱結構元件,進行熱性能和電路的電流密度之預測。在實驗方面,是利用超快雷射直寫技術於石墨烯(Graphene)薄膜,其固定重複率為 300 kHz,在振鏡掃描速度為 300 mm/s及雷射能量密度為 2.19 J/cm2,進行製程路徑次數 2 次後,完成不同寬度的薄膜電極元件製作及其檢測元件特性分析。研究結果顯示:在施加相同電壓條件下,串聯電路結構的微加熱器穩態溫度較低,且穩態溫度受電路形狀的影響較大,其原因是串聯電路結構的電阻會明顯大於並聯電路結構,因此該元件通過的電流較小,產生的焦耳熱也較小。此外,本研究於石墨烯感測元件搭配MoS2溶液,以滴鍍(Drop casting)技術,開發MoS2/石墨烯微型加熱感測元件,並比較石墨烯微型加熱感測元件,進一步進行氣體檢測之靈敏度探討。本研究結果在石墨烯微型加熱感測元件方面,顯示在溫度於92 oC時,該元件偵測氣體濃度於100、300和500 ppm時,氣體響應值(Response)會分別為1.4 %、7.2 %和17.7 %。本研究結果在MoS2/石墨烯微型加熱感測元件方面,顯示在溫度於92 oC時,該元件偵測氣體濃度於100、300和500 ppm時,氣體響應值分會別為1.7 %、4.9 %和12.3 %。因此,本研究證明MoS2/石墨烯微型加熱感測元件具有良好的恢復性,在50 s內該元件的檢測電阻可以恢復至原始電阻。Item 超快雷射多尺度複合結構實現氣體檢測應用之研究(2019) 杜晨廷; Tu, Chen-Ting本研究是利用超快雷射(Ultrafast laser)之超短脈衝(Ultrashort pulses)的特性,進行多尺度複合結構(Multiscale composite structures)元件製作,進而應用於氣體檢測(Gas detection)。由於該雷射製程具較小熱影響區(Heat-affected zone),以能精確進行尺寸的製作。本研究超快雷射製程是在導電石墨烯(Graphene)薄膜基材上,進行圖案化電極(Electrode)結構元件,其結構包括指叉狀元件(Interdigitated electrodes, IDEs)和微溝槽(Microgrooves)。另一方面,為結合導電奈米線於微結構元件,本研究透過水熱法(Hydrothermal)生長氧化鋅(ZnO)奈米線於指叉狀元件上,且在微溝槽生長氧化鋅奈米線,並調控浸泡種晶層溶液時間生長氧化鋅奈米線,將元件電阻從106 下降至約550 。本研究發現在生長溶液中添加甲醇(Methanol)為界面活性劑,將有助於於微結構底部生長氧化鋅奈米線。最後,本研究會於兩種氣體感測元件結構設計,進行不同氣體濃度一氧化氮(Nitric oxide, NO)之檢測探討。本研究結果顯示以指叉狀元件結構氣體感測元件,偵測氣體濃度於50 ppm時,氣體響應值(Response)為6%;氣體濃度於150 ppm時,氣體響應值可為18%;氣體濃度於300 ppm時,氣體響應值可為31%。以微溝槽作為氣體感測元件時,偵測氣體濃度於50 ppm時,氣體響應值為11%;氣體濃度於150 ppm時,氣體響應值為22%;氣體濃度於300 ppm時,氣體響應值為40%。Item 應用超快雷射技術於石墨烯奈米銀金屬粒/聚醯亞胺複材之熱檢測元件探討(2020) 蕭鈞庭; Hsiao, Chun-Ting本研究利用超快雷射製程技術(Ultrafast laser processing technique)進行微結構(Microstructures)之熱元件(Heating device)製作及其特性之探討,以應用於氣體檢測(Gas detection)。在本研究中會使用超快雷射直寫技術分別於石墨烯(Graphene)/聚醯亞胺(Polyimide, PI)基材及奈米銀(Silver nanoparticles, AgNPs)/石墨烯/PI基材進行雷射測試,固定重複率為300 kHz、加工次數3次下,在振鏡掃描速度為500 mm/s及雷射能量密度為2.45 J/cm2,完成薄膜製程及元件製作,並依此參數製作不同寬度熱檢測元件。研究顯示在相同寬度5 mm下,石墨烯/PI基板給予功率6.10 W時,最高溫約134 ℃;奈米銀/石墨烯/PI基板給予功率5.83 W時,最高溫約104 ℃。另外,在相同寬度6 mm下,石墨烯/PI基板給予功率為6.10 W時,最高溫約110 ℃;奈米銀/石墨烯/PI基板給予功率4.48 W時,最高溫約113 ℃。進一步本研究顯示在寬度6 mm之奈米銀/石墨烯/PI基材熱檢元件,能給予較少功率,產生出100 ℃以上溫度,且基材彎曲90 o時,溫度仍能維持在100 ℃以上。同時,本研究搭配設計所製作的指叉狀(Interdigitated)電極元件進行氣體量測,研究顯示在一氧化氮(Nitric oxide, NO)濃度為650 ppm時,該元件電阻值可從78 上升至85 ,氣體響應值約9 %,且氣體響應值會隨氣體濃度增加而上升。Item 水熱法成長摻鎵氧化鋅奈米線應用於一氧化碳氣體感測之研究(2010) 潘俊良; Jun Liang Pan本研究係利用水熱法成長氧化鋅奈米線製成感測元件,並改變不同之鎵摻雜量,藉此探討一氧化碳氣體感測特性。首先,利用溶膠凝膠法製備氧化鋅材料,以旋轉塗佈製備一層氧化鋅種子層,加以進行不同溫度的退火處理,再以此當作基底成長氧化鋅奈米線,再探討其CO感測特性。實驗結果發現,種子層經500 C退火處理後成長的奈米線具有最佳(002)優先成長方向而種子層經700 C 退火處理後成長的氧化鋅奈米線可得到最佳長寬比,且在感測溫度250 C、CO濃度為200 ppm時具有最佳的感測靈敏度。另一方面,本研究分別以500 C及700 C退火種子層當作基底,在水熱法環境分別摻雜0.5 at. %、1 at. %、2 at.%的硝酸鎵成長氧化鋅奈米線,發現摻鎵濃度增加,氧化鋅奈米線的長寬比會降低,且經由700 C退火處理成長摻雜0.5 at. %硝酸鎵氧化鋅奈米線在感測溫度200 C時具有最佳的感測靈敏度,可達到12.64。最後,藉由改變水熱法溫度成長摻鎵氧化鋅奈米線,發現種子層700 C退火當作基底,在85 C條件下成長摻鎵氧化鋅奈米線具有最佳的長寬比,在感測溫度200 C時具有最佳的CO感測靈敏度為14.48。Item 以溶膠凝膠法製備氧化鎢薄膜應用於二氧化氮氣體感測器之研究(2008) 游騰德; Teng-Te Yu本研究以金屬烷氧化合物(M-OR) 為前驅粉體製作氧化鎢薄膜鍍液,前 驅溶液以異丙醇為溶劑,使用旋塗方式將氧化鎢薄膜塗佈於具有指叉電極之 氧化矽基板上,比較氧化鎢薄膜不同溫度退火及不同退火氣氛條件(大氣退 火、真空退火與氧氣氛退火)之氣體感測性質分析。本研究中使用AFM、 SEM 與XRD 觀察鍍膜表面形貌與微結構,並觀察各項性質隊氣體感測之影 響。 由SEM 觀察薄膜表面形貌發現本實驗所製備之氧化鎢薄膜表面皆具有 微小裂縫與微孔現象,有利於感測氣體的吸附。實驗結果顯示,本實驗所製 備之WO3 經大氣400℃退火一小時熱處理後得monoclinic 結構,隨退火溫度 升高其晶粒隨之增大。對NO2 氣體感測之靈敏度在200℃以下隨操作溫度升 高而增加,於200℃操作時有最大之靈敏度,之後隨操作溫度升高而下降, 而氣體感測反應時間與回復時間隨溫度升高而縮短。氧化鎢薄膜經不同氣氛 退火後,以大氣退火其靈敏度最佳、真空退火次之而氧氣氛退火最差。Item 以溶膠凝膠法製備氧化鋅奈米結構於半導體型氣體感測器之應用(2008) 張均豪; Jyun-Hao Jhang摘要 本研究分別以異丙醇及甲醇為溶劑,利用溶膠凝膠法配合旋轉塗佈的方式在Al/SiO2/Si基板上製備ZnO薄膜作為氣體感測材料,探討以不同溶劑製備出之不同微結構對於CO及NO2之感測特性,並使用SEM及XRD觀察在不同熱處理條件下之表面型貌及結晶結構。 由SEM觀察發現使用異丙醇為溶劑所製備之薄膜其表面型貌為奈米結晶構造,而使用甲醇為溶劑所製備之薄膜則為奈米網狀結構。經XRD分析兩種晶體結構皆屬於六方晶系之HCP結構,前者呈現(002)之優選方向,後者則為多晶方向成長。氣體感測結果發現以異丙醇為溶劑之薄膜對NO2有較佳的選擇性,在工作溫度200℃偵測10 ppm及50 ppm NO2測得靈敏度為2.96及7.47;固定NO2之濃度為50 ppm,分別於100℃、150℃、200℃、250℃進行量測,在200℃測得最佳之靈敏度為7.47,為感測器之最佳工作溫度;固定工作溫度,對不同濃度之NO2進行感測,顯示感測器具有良好的線性特性。最後在相同工作溫度與NO2氣氛濃度中比較兩種微結構之感測性質,發現奈米網狀結構之感測靈敏度大於奈米結晶構造,在100 ppm NO2中測得最佳之靈敏度為31.6。Item 物聯網輔助室內環境安全系統之研究(2018) 陳韋志; Chen, Wei-Jhih本論文主要目的是建立物聯網環境下之室內環境安全系統,此系統能遠端地監控環境中的溫度以及對人體有害之氣體濃度。如果檢測值超標,系統判定目前的環境會對人體造成危險時,系統會自動地依據使用者目前的所在位置,規劃出最近的避難路線,並呈現在使用者的行動裝置上。由於行動裝置上的GPS定位功能,無法應用在室內定位上,所以本文使用了iBeacon這項技術來實現室內定位。在環境監控模組的部分整合了溫度感測器,以及不同的氣體感測器的感測電路與通訊介面,並利用物聯網的概念,來將感測器所偵測到的數據透過Wi-Fi無線網路,上傳至雲端伺服器上的SQLite資料庫中。除此之外,本文設計了一套Android APP,它能接收來自雲端伺服器的資訊,並且能將使用者目前的所在位置顯示在行動裝置上。Item 物聯網輔助智能化無線氣體感測系統之研究(2016) 趙冠庭; Chao, Kuan-Ting本論文主要目的是運用DSC系統(Devices Smartphone Central Processing System, DSC)建立物聯網環境下之無線氣體感測網路,使之成為具有可偵測並識別不明氣體之智能化移動無線氣體感測網路。文中探討無線遙控(Wireless remote control)自動分析和資料傳輸之動力取樣裝置(Isokinetic sampling equipment)技術,並利用可攜帶式裝置進行無線傳輸,達到遠端操控及傳輸之技巧。在微電路部分主要整合不同氣體感測器之感測電路及通訊介面、微控器(Microcontroller unit, MCU)與無線傳輸晶片的溝通技術、手持裝置之數據傳輸及監控技術以及聯網通訊介面設計之遠距控制等,以實現物聯網環境下無線感測網路輔助智能化氣體感測。本文顯示利用無線遙控及動力取樣資料傳輸的方法,可實現具無人化(Unmanned)無線傳輸功能之監測站及物聯網相關之軟硬體測試分析。