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3,4-乙烯二氧噻吩、吡咯、苯胺共軛高分子的微結構和光電性質研究

聚-3,4-乙烯二氧噻吩是一種廣泛應用的導電高分子，其具有高導電度、優異的環境耐候性、可撓曲、能隙低、氧化還原電位低，廣泛應用於抗靜電塗層材料、生物感測器、固態電容、電磁波遮蔽、電極、或有機光電領域，是一個極具應用價值的導電高分子材料。 實驗第一部分利用循環伏安法電聚合及乳化聚合聚合3,4-乙烯二氧噻吩與3-Thiophenecarboxylic acid的共聚物，並比較其差異，實驗過程中發現單體比例和摻雜劑濃度的改變會影響其導電度。 實驗第二部分以循環伏安法電聚合苯胺與3,4-乙烯二氧噻吩及吡咯的共聚物，並觀察其導電度及高溫下結構是否變化。由於聚-3,4-乙烯二氧噻吩及吡咯耐熱性質不佳，所以我們加入耐熱性質較好及單體便宜的苯胺，以低廉的聚苯胺來達到增加聚-3,4-乙烯二氧噻吩與聚吡咯的耐熱性質，得到高附加價值的共聚合物，對環境和熱皆有良好的穩定度。

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(a) 可回收含氟鉑金屬催化劑催化Hydrosilation之研究 (b) 新型含氟鉑金屬錯合物合成與鑑定

(a) [PtCl2(5,5’-bis(RfCH2OCH2)-2,2’-bpy)](Rf=C11F23)已經被成功合成出來，在這篇論文裡將會展示[PtCl2(5,5’-bis(RfCH2OCH2)-2,2’-bpy)](Rf=C11F23)用來催化hydrosilation的反應效果和回收重複使用的能力，從結果來看含有長氟鏈的[PtCl2(5,5’-bis(RfCH2OCH2)-2,2’-bpy)](Rf=C11F23)熱穩定性佳且催化效果良好，也成功達到回收使用的目的。 (b) 以[PtCl2(5,5’-bis(CF3CH2OCH2)-2,2’-bpy)]作為起始物導入新的螯合基成為新型含氟鉑金屬錯合物，合成方法為使用銅催化反應進行。主要目的是期望透過新導入的螯合基增加含氟鉑金屬錯合物的應用，新合成出的錯合物使用NMR（1H、13C、19F）、IR、高解析質譜儀HR-MS(FAB)、X-ray單晶繞射儀來鑑定這些錯合物。

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立體規則度對聚丙烯腈共聚物環化機制之影響

本篇研究選用丙烯酸甲酯(MA)與二甲酯衣康酸(DMI)為第二單體，於總體聚合法中，添加氯化鎂來改善聚丙烯腈共聚物之立體規則度(Tacticity)。合成出之聚丙烯腈共聚物利用核磁共振儀(1H-NMR、13C-NMR)鑑定其分子結構；使用凝膠滲透層析儀(GPC)對合成之共聚物進行分子量特性分析；搭配X光單晶繞射儀(XRD)做結晶測試；用傅立葉轉換紅外線光譜（FT-IR）來分析特定官能基；透過熱示差掃描分析儀(DSC)研究其熱性質及恆溫狀態下的環化反應。 實驗結果表示，由13C-NMR可看出，在總體聚合裡我們使用氯化鎂當作催化劑來控制聚丙烯腈共聚物 [P(AN-co-DMI)]和[P(AN-co-MA)]的同排結構，而其同排結構比例可以從大約30％提升至50％。在恆溫DSC的實驗裡可以看出，當我們的同排結構比例提高，能有助於縮短環化反應的時間，改善聚丙烯腈共聚物穩定化過程的環化反應。

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奈米黏土與氫氧化鋁對於聚烯烴彈性體複合材料之阻燃與機械特性研究

此研究聚焦在奈米黏土與氫氧化鋁應用在聚烯烴彈性體對阻燃特性與機械特性影響。以氫氧化鋁作為阻燃劑，但其高填充量造成機械性質下降，故本實驗添加奈米黏土以提升其熱安定性、阻燃性、抑煙性及機械性質。利用奈米黏土添加，使氫氧化鋁阻燃劑發揮最大的效應。比較不同比例有機奈米黏土對於阻燃型聚烯烴彈性體(Polyolefin elastomer)複合材料之影響。 本實驗經由XRD顯示EPDM-MA成功插入奈米黏土層距間，使得奈米黏土的層間距離變大；UL-94在添加3wt%和5wt%兩種奈米黏土之複合材料皆通過V-0等級的測試，且限氧指數也達到27已屬於難燃等級。由TGA顯示複合材料之熱裂解溫度在添加3wt%奈米黏土時達到最高，與機械性質的趨勢相同也與衝擊測試的趨勢一樣，由各項數據顯示，添加奈米黏土不僅可以提升熱安定性，對於阻燃效果和機械性質也有所提升，但是添加過量時，會導致奈米黏土有聚集的現象，反而會有反效果，所以在添加奈米黏土時候必須十分注意所添加的量。

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以靜電紡絲製備聚乙烯醇/銀/二氧化鈦奈米纖維薄膜於抗菌性之研究

本研究探討以靜電紡絲製備奈米纖維薄膜，基材上選擇聚乙烯醇，聚乙烯醇為水溶性對人體無害，而二氧化鈦具有抗菌、無毒性、脫臭、親水性等特性，能紡製出理想之環保性纖維，期望藉由此研究使聚乙烯醇纖維的應用更廣泛。 聚乙烯醇在製程的過程不會因溶劑的使用對環境造成負擔，並添加不同比例之奈米二氧化鈦作為功能材，製得PVA/TiO2纖維複合薄膜，再藉由添加奈米銀水溶液製備出PVA/Ag/TiO2纖維複合薄膜。以SEM觀察纖維平均細度約在150~270nm。以EDS做元素分析，圖譜中出現Ti和Ag元素特徵峰。以XRD分析顯示有TiO2與Ag訊號峰。以ATR-FTIR對其表面特徵官能基分析，發現並沒有其他特徵峰出現，且特徵峰值亦無任何偏移現象，因此推斷奈米二氧化鈦及奈米銀水溶液之添加並不會破壞聚乙烯醇原先的化學結構而為物理混摻。DSC與TGA熱性質分析結果，隨著TiO2粉體添加量的提升，熱裂解溫度也隨之提高。以UV/Visible測試抗紫外線效果，發現隨著TiO2粉體量增加其抗紫外線有增強勢。而在抗菌效果方面，隨著TiO2粉體量的增加，抑菌效果也有增加的趨勢。綜合以上結果顯示，經添加適量的奈米銀水溶液後，可提升光催化效率，並且優良的抗菌特性。

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以磷系阻燃劑與石墨協同效應改善聚甲基丙烯酸甲酯之燃燒性質與功能性分析

本研究是將石墨利用Hummers法改質得到氧化石墨，再將氧化石墨與DOPO阻燃劑進行反應合成DGO，並藉由FTIR、拉曼、元素分析、X-ray、SEM及AFM來進行分析。 本研究複合材料在固定粉體的添加量(30wt.%)下，改變粉體比例，以溶液法製備PMMA/AP/NG/DGO/石墨烯複合材料，乾燥後再以熱壓成型製成所需之試片，來探討其燃燒性質以及功能性。以SEM來觀察粉體在複合材料中的分佈狀況。高電阻及低電阻測試儀來探討其導電性。L.O.I及UL-94來探討以不同比例粉體所製備複合材料之燃燒性質，發現多種粉體混合添加之複合材料其阻燃性質優於添加單一粉體之複合材料。紅外線熱影像溫差測試分析發現添加石墨粉體之複合材其升溫速率及降溫速率皆有明顯提升。迅速熱傳導測定儀來測量複合材料熱傳導係數，發現熱傳導係數隨石墨粉體添加量增加而明顯提升，而且石墨粉體中石墨烯比例越高熱傳導係數也提升越多。

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物理及化學方式改質石墨添加於聚氨基甲酸酯中探討複合材料功能性質之研究

本研究是分別使用Hummers法跟添加十六烷基溴化銨改質石墨，這兩種方法皆能提升石墨的分散性，但Hummers改質是屬於化學改質，因此會破壞石墨本身的結構，而添加十六烷基溴化銨並不會破壞石墨本身的結構，將這兩種不同的石墨粉體分別加入合成後的聚氨基甲酸酯中，以製備其PU/不同改質石墨複合材料，在比較探討這兩種複合材料之相關性質與功能影響。 本研究藉由ATR-FTIR對PU/不同改質石墨複合材料做分子之間的鍵結鑑定，發現添加不同方法改質的石墨並不會出現新的官能基特性峰或是造成偏移現象，代表本研究屬於物裡混摻;經由SEM來觀測不同改質石墨粉體在複合材料中之分散狀況，在熱性質分析方面，透過TGA探討其熱裂解溫度及殘餘量間之關係，以了解其加工性質;由DMA之測試，探討其玻璃轉移溫度(Tg)之變化。對PU/不同改質石墨複合材料進行拉伸試驗，發現隨石墨粉體添加量之增加，使複合材料由軟而韌之特性轉為硬而脆。最後利用迅速導熱係數測定儀及表面電阻測試以測試其功能性質，在本研究實驗範圍內，隨著不同改質石墨粉體添加量增加，其導熱導電之功能性質有所提升之趨勢。

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染料敏化太陽能電池教學實驗課程設計

從19世紀發現照光產生了光電效應後，使用太陽這項取之不盡的能源作為發電的夢想就沒有停過。從早期的金屬無機太陽能電池到近年來第三代的太陽電池（有機可撓式、量子點電池…等）。目前看來，並沒有像前兩代的太陽能電池有著物理限制，因此研究人員在研究新一代的太陽能電池時，追求除了將光能轉換成電能的效率提高外，並希望藉著尋找可靠度高但便宜的材料來降低成本並擴展可及性，而敏料太陽能電池因為具有低成本、低製成難度及簡單的製程設備而因此具有高度的優勢。 自從1991 O’Regan與M.Gratzel發表了用N3-Dye製作了達7-8%的太陽能電池後，這20年間的歷程中，研究者們針對染料敏化太陽能電池中的正電極、對電極、電解液及染料等4個元件加以改良。由於染料敏化太陽能電池中各元件材料的選用、介面的匹配性相當複雜，往往一個元件的改變就可以造成電流、電壓乃至於效能的改變。這樣的複雜性也因此造就了數千種電池的組合，從不同的基板、電解質液與染料、製作電極的方式到不同的封裝技術，促成了各方的科學家不斷的嘗試各種組合來求得最佳的效能。 由於相關元件的搭配千變萬化，因此如何逐步拆解這複雜的變化，筆者建議採取由巨觀往微觀的觀點。先從電池模組效能量測的表徵現象了解整體電池運作的狀況，再逐步分解各元件並以微觀的角度觀察各元件改良方式及其影響，綜整歸納各項影響效率可能的因素。因此論文中的實驗設計上，也是依照上述的法則作為原則，先藉由巨觀的效能量測，了解各項表示太陽能效能的參數。例如FF、Isc、Voc等等，透過參數定義進一步衍伸出那些元件對於這些性質表徵的影響，接著介紹各元件的變數與造成變數的成因。舉例來說，染料敏化太陽能電池中最重要的元件莫過於染料，但染料的影響因素很多，例如不同的結構的染料，釕金屬(Ruthenium)為主的金屬錯合物染料、紫質(Porphyrins)與酞菁素(Phthalocyanines)的染料與有機染料，各類皆有不同的優缺點。舉紫質與酞菁素的染料為例，在設計上又利用不同的官能基或採用有機染料一樣的D-π-A結構，對於降低這類染料團聚現象，提升效能上面的差異性。在論文中，將針對不同結構的染料與相同結構但不同觀能基的染料設計兩組實驗，來了解染料對於太陽能電池效能的差異及可能造成此差異的原因。 過去兩年筆者對於學習染料敏化太陽能電池的過程中，深感其複雜度與困難度。從電池元件搭配的複雜度、各元件之間的介面、背景知識的複雜，橫跨了半導體、電化學、表面化學…等。因此想藉由此論文以及目前已了解的因素，設計一系列橫跨理論與實作的實驗，提供後續欲學習製作敏料染化太陽能電池之研究人員基礎知識的建立。並期許這一系列的實驗可作為未來敏料染化太陽能電池課程的老師們在設計實驗時的範例並納入太陽能光電學程中的課程之一。

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吸濕發熱衣性能評估方法之研究

近幾年來全球氣候異常，紡織產業為了因應人體需求及多變的氣溫，不斷研發創新各種不同的機能性商品，涼感(夏季)及保溫(冬季)是兩大穿著的基本需求，就保溫性能而言，吸濕發熱是相當具有代表性的素材之一。本研究收集市售吸濕發熱衣，依現行四種標準FTTS-FA-023，A法(機能性暨產業用紡織品認證與驗證評議委員會所制定的紡織品熱效應驗證規範)、GB/T 29866(中華人民共和國所制定的國家標準，紡織品吸濕發熱性能試驗方法)、ISO/DIS 16533(在濕度變化下紡織品的放熱與吸熱性能試驗)、以及ISO/WD 18782(動態的吸濕發熱性試驗)等進行測試，並比對其差異。同時，探討吸濕發熱值與織物物理、化學性質的關係，為制定適宜的吸濕發熱試驗國家標準提供參考。

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以矽奈米線場效應電晶體偵測大腸桿菌F1-ATPase之交互作用

F1-ATPase是一種膜蛋白，分別由三個α次單體(subunits)、三個β次單體與一個γ次單體所組合而成，且F1-ATPase可將ATP(Adenosine triphosphate)水解成ADP(Adenosine triphosphate)與磷酸(Pi)的活性功能。以基因重組的技術。將大腸桿菌的F1-ATPase α、β與γ次單體分別表現出來。再將單獨的α次單體與β次單體以重新重組的方式將α與β次單體組合成α3β3 complex，我們將α3β3 complex以化學修飾於矽線表面上，並利用矽奈米線場效應電晶體來觀察F1-ATPase與受質ATP的結合。實驗結果顯示，在β次單體或α3β3複合體中，加入 ATP會造成p型矽奈米線場效應電晶體的電流下降，表示ATP可以與β次單體或α3β3複合體結合。但實驗亦發現加入ATP進入修飾α次單體的奈米線不會造成電流的變化，證明ATP不會與α次單體反應。