淡江大學機械與機電工程學系碩士班學位論文
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科技發展迅速，電子元件多已朝向輕薄短小發展，對於電子元件基板的要求越來越高，目前多用單晶矽(Si)做為電子元件之基板材料，但隨著科技不斷的進步，單晶矽已經無法滿足現在所需之條件。而單晶碳化矽(SiC)擁有良好的物理與化學特性，有機會取代單晶矽成為新一代半導體材料，但因為其屬於硬脆材料，加工難度較高，故本研究對於單晶碳化矽之加工進行研究。本研究使用自製之氧化鈰(CeO2)砂輪，以機械化學磨削(MCG)的方式進行加工，加工參數以不同切深、乾溼式加工，以及不同砂輪種類及配比進行研究，最終使用50%重量百分比氧化鈰及20%重量百分比鑽石之配比，進行乾式加工，每刀切深3um，共10個循環，能得到表面粗糙度7nm(Ra)的碳化矽表面。
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本論文針對焊道研磨的製程部分，提出線上檢測的概念，並以圖型化的方式說明檢測的結果。透過分析了機器視覺、三次元量測儀及接觸式偏角感測器的三種量測方法，最後依據焊道研磨製程的條件，選擇使用接觸式偏角感測器，來測量焊道研磨前後的工件平面度。在研磨實驗的前後，讀取機器手臂檢測路徑中的數據資料，再依時間軸圖型化分析數據，並建立平面度的檢測標準，即完成檢測焊道研磨工件的平面度。因應工業4.0(Industry 4.0)的智慧製造理念，預期提高研磨製程的完善率和建立大數據系統，期望透過數據蒐集並分析，達到高效率、高精度的研磨製程結果。本研究系統量測架構為ABB IRB 120機器手臂和METROL Sensor，路徑規劃和圖型化分析則使用ABB的RobotStudio和MATLAB完成。最後，在限制工件無法移動的條件下，建立一個不需重裝的線上量測架構和檢測平面度的判斷方式。
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染料廢水若直接排入到河流和湖泊，將會嚴重污染人們的使用水和農田土壤用水。此外，最常見的飲用水消毒方法是添加氯或氯副產物，儘管這些氯化物質具有顯著的消毒效果，但是消毒後的飲用水通常會有不好的味道和氣味，並且會產生潛在致癌的毒性或誘變產物，例如三鹵甲烷和氯仿。因此本研究進一步提出了一種新穎的高表面積多孔SiC-AgCl/Ag0光催化劑的製造方法，並測試該光催化劑對Orange II偶氮染料降解和環境型大腸桿菌殺菌的效果及其耐久性。多孔性光催化劑系將表面潔靜90％孔隙率的碳化矽浸入液氮中後取出並立即浸泡在8.4M硝酸銀中10秒鐘，此時固態的硝酸銀會均勻塗覆在多孔性碳化矽的骨架表面，接著將樣品浸泡在4M鹽酸溶液中，此時肋骨表面會以非均質析出氯化銀，然後將樣品在200℃加熱8小時，用以增強氯化銀和碳化矽肋骨的接著性。SEM觀察顯示奈米級針狀晶體氯化銀在碳化矽的肋骨呈現均勻交錯堆疊。光觸媒在UV光照射後，藉由XRD分析，在該光觸媒產生灰黑色銀原子簇。在可見光和UV光照射下進行Orange II偶氮染料的降解，發現濃度降解動力學遵循一級反應。此外，這種降解偶氮染料的光催化效果在經過4個循環後仍96％的降解效果。另外，環境型大腸桿菌的滅菌可在50分鐘內完成，其降解動力學也遵循一級反應。本研究製得的高表面積多孔SiC-AgCl/Ag0光催化劑不僅降低使用過多高成本的硝酸銀外，而且提高了水中污染物降解及殺菌效果且具有較高的使用可靠度。
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本論文主要研究光子噴流彎曲現象、光學特性與量測，為了使光子噴流彎曲，使用染色光纖來改變雷射的入光量，分別採用160 μm、20 μm微米球，然後再使用三種波長的雷射光(405 nm、532 nm、671 nm)對微米球進行照射，此時會在微米球表面外產生光子噴流，隨著染色光纖位移影響光子噴流彎曲。本論文的主要內容為模擬計算與實驗驗證，在模擬計算中，使用了時域有限差分法，來模擬不同直徑的微米球，在不同入射光波的照射下產生光子噴流，的能量變化與彎曲程度。在實驗驗證方面，本論文架設一套完整的光學量測系統，來測量微米彎型噴流的光學特性，並使用光學量測程式對量測影像進行半高全寬和聚焦能量強度的分析。透過模擬與實驗的互相驗證比較，本論文發現遮擋雷射光進入微米球，可以改變光子噴流特性，並且遮擋量的不同會使光子噴流也會隨之改變。
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本文研究拍翼流場之皂膜顯像，皂膜流場顯現是藉由肥皂薄膜干涉效應，使得光通過後會根據皂膜厚度變化而有不同的顏色表現，拍翼機的拍翼擾動會帶動皂膜的厚度變化，進而以色彩變化的方式表現出流場變化。 本文基於本團隊黃心綸於2014年「二維準定常拍翼流場及其泡膜顯像」進行改良設計，將拍翼前進方向由平行皂膜，改為垂直皂膜(穿出皂膜)。工作分別為調配實驗專用之泡泡液、改良實驗設計、擷取皂膜實驗之影像、處理分析影像，並從中量測拍翼下洗數值，最後與風洞結果做比較。得到之皂膜平均升力數據為風洞數據之87%。本實驗因為屬於定量，未來希望補足定性的風洞煙線實驗，成為一種新的流場觀測方式。
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本論文針對四個旋轉接頭及一個稜柱接頭所構成的平面五連桿機構，研究內容包括運動分析、機構合成、極限位置分析、與撓度分析。運動分析包括正向位置分析、逆向位置分析、速度與加速度分析、及奇異位置分析。本文並提出此五連機構的極限位置分析的方法，先由稜柱接頭長度判定是否有極限位置，當極限位置存在時可利用四連桿公式找出機構輸出桿運動範圍。最後，本文亦找出機構平面撓度的解析公式，亦即當輸出桿上一點在x及y方向各受到一單位外力時，在此點所產生x及y方向的位移。
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聚碳酸酯具有良好的耐衝擊、高可見光穿透率以及符合UL94 V2等級的耐燃性質，因此常被使用於室外的建材如遮雨棚或隔音牆等，但是聚碳酸酯長期在室外使用時，由於光氧老化易造成光學失透，髒汙易沾附在表面及不耐磨粒磨損等問題，因此降低其可靠度而限制使用，因此，本研究提出一種簡單及低成本的表面處理用以解決上述諸問題者。首先將聚碳酸酯板材分別浸泡於25℃濃度為0.125mg/ml的丙酮混合石墨烯的溶劑系統中，質傳時間60分鐘後，將聚碳酸酯從溶劑系統中取出及在25℃進行完全解吸，從XRD分析與光學顯微結構觀察可以知道丙酮質傳進入聚碳酸酯後產生球晶反應進而形成微奈米表粗，藉由石墨烯崁入已塑性化的表面可以降低表面能，水滴在表面的靜態接觸角可以從78°提升至145°，進而可以達到抗污的效果。藉由表面球晶的產生及石墨烯的磨潤效果，可以將表面的鉛筆硬度從3B等級提高至H等級，進而增加表面的抗磨粒磨損能力。本研究同時探討聚碳酸酯分別在丙酮及丙酮混合石墨烯溶劑系統的質傳行為，實驗結果發現兩者的擴散均屬於不正常的擴散且可以明顯看到擴散前緣隨質傳時間增加最後趨於飽和。在丙酮溶劑系統中，Case I與Case II的擴散速率均隨質傳溫度增加而增加，其ED與EV分別為29.51 KJ/mole與50.77 KJ/mole。在丙酮混合石墨烯溶劑系統中Case I與Case II的擴散速率不隨石墨烯濃度增加而改變。
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由於光電子，半導體的快速發展，對高精度和定制形狀的元件的需求很大。光學元件已經從平面，球形，非球面到自由形狀的幾何形狀發展而來。隨著對具有復雜形狀和小特徵尺寸的精密光學元件的需求穩步增長，在開發新技術和改進現有方法以有效和經濟地生產這些部件方面已經進行了許多努力。除了小而輕，微透鏡陣列（MLA）和曲面微透鏡陣列（CMLA）可以提供普通單鏡頭系統所缺乏的一些額外的3D信息。因此，MLA在光場相機，晶圓級光學器件和微型投影儀等系統中發揮著重要作用。與單鏡頭系統相比，CMLA可用作複眼，並提供具有全景視野（FOV）的多功能形態。然而，CMLA的自由形狀使它們很難加工和形成。當那些CMLA由玻璃製成時，事情變得更加艱難。玻璃成型工藝（GMP）是近年來能夠批量生產精密玻璃光學元件的這些方法之一。 GMP的主要障礙之一是精密模具製造。由於模具通常由硬質和脆性材料如碳化鎢（WC）製成，因此特別是在CMLA的情況下，將這些模具精密加工成超精密加工表面並且亞微米級形狀精度極其困難。本研究旨在研究聚合物對玻璃CMLA的製備工藝。鎳在不銹鋼模具上進行化學電鍍，隨後在本研究中採用慢速工具伺服和微銑削技術進行鑽石切割，以製造CMLA模具。通過塌陷過程產生曲面的玻璃基板。然後通過使用moluld將聚合物壓在玻璃基板上來製備聚合物對玻璃CMLA。這種方法可以顯著降低成型壓力，並提供更好的成型性。
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本研究使用飛行時間測距法之技術，探討以飛行時間測距法作為開發基準的體感器，進行其深度值量測之研究，在已知條件的陶瓷塊規作為試驗對象，檢核在其他不變之情條件下，是否能有效提升其精度值。 藉由Kinect for Window v2體感器，搭配其官方所提供之配件Kinect for Windows SDk v2.0以及使用Visual Studio 2013與OpenCV，以四種方式配置，進行各十次之實驗，最終對其量測數據進行其平均值、變異數等多項式分析，並與實際數據進行相差百分比對，了解其體感器鏡頭像素以及解析度影響量測準確值之程度。
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本實驗模型，藉由參考多篇文獻而設計出史特靈製冷機再生器量測機，可用來量測再生器在震盪流下流體力學相關特性，再生器為孔質材料具有能將熱量儲存的能力，在波紋管壓縮膨脹過程中工作流體通過再生器將能量儲存於其中，可在下次循環釋放熱量來預熱工作流體。 實驗條件為填充壓力6 bar，實驗時間為150 seconds，實驗主要以直徑5 mm、長45 mm、200目、300目及400目三支再生器為主，200目再生器有2組實驗數據，300目再生器有1組實驗數據，400目再生器有3組實驗數據支持，總共實驗數據有6組，每組實驗由25轉至700轉共28個實驗數據，找出其最大壓力梯度與轉速之關係圖、質量流率與最大雷諾數Re_max關係圖及最大雷諾數Re_max與摩擦係數f之關係式Correlation均詳列於實驗結果中。