• 學位論文

熱處理條件對聚乳酸 /二氧化矽奈米複合物之熱性質的影響

本研究利用機械熔融生產聚乳酸/奈米二氧化矽粒子複合材料，並探討其熱處理條件對複合材料的影響，並經由數據分析與結晶動力學的方法，推測奈米二氧化矽粒子，在聚乳酸基材中扮演的角色與作用。 由DSC所呈現結果顯示，明顯的熔融結晶峰產生，隨著奈米二氧化矽添加，熔融結晶峰往高溫偏移，且結晶度也跟著增加。由此可知奈米二氧化矽對於PLA來說，是一個很好的晶核劑。經由TGA證實，添加3 wt% nano-SiO2，可以增加熱穩定性。並不會因PLA轉酯化反應或熱裂解時間增加，而有所改變。由POM結果可以發現，在相同nano-SiO2含量下，不同熱降解時間，隨著時間增加，在較高溫度下，可以發現較多的晶核。奈米二氧化矽奈米粒子因其奈米尺寸特性，提供複合材料更多的表面積，可阻礙高分子膜材 (matrix) 中高分子鏈的運動，進而增加熱穩定性，增加成核速率與熱穩定性，也是很好的晶核劑。尤其是添加3 wt% nano-SiO2對PLA有最好的效果。SEM與EDS結果顯示膜材中，並不依熱降解時間改變，或因奈米二氧化矽含量改變而有顯著的團聚現象，證明利用機械熔融摻混法 (mechanical melt blending)，配合分散劑的使用，製成奈米複合膜材，可以有良好的分散性。

• 學位論文

抗油汙高疏水壓克力塗膜製作

本研究探討含氟壓克力單體製作疏水薄膜。利用甲基丙烯酸三氟乙酯(2,2,2- trifluoroethyl methacrylate, TFEMA)，進行UV光聚合，測量薄膜疏水性變化。未添加含氟單體薄膜疏水角度為79.9°(標準差1.7度)，添加20 wt. %後則上升至112.1°(標準差3.6度)，但甲基丙烯酸三氟乙酯添加量20 wt.%以上接觸角疏水性未見差異。 於此亦探討表面粗糙度改變對疏水性影響，表面粗糙度由三種不同方法製作：溶劑、粉末添加、複印。薄膜表面因溶劑揮發而產生孔洞結構，溶劑揮發速率不同薄膜疏水性也改變。添加不同粒徑二氧化矽粉末製作粗糙表面，其接觸角為125.7°(標準差3.6度)。複印法利用矽晶片進行蝕刻，不同濃度及時間蝕刻矽晶片表面粗糙度變化相異，矽晶片蝕刻效果其接觸角由34.8°(標準差3.7度)上升至82.0°(標準差3.0度)，利用複印粗糙度，改變粗糙度亦影響疏水性，利用複印而成的母模進行複印表面粗糙結構，接觸角約為117.6°(標準差1.7度)。

• 學位論文

以生質柴油製程副產物粗甘油進行醱酵研究生產聚3-羥基丁酯-co-3-羥基戊酯共聚生物高分子

聚羥基烷酯(PHAs)是儲存在細胞體內的一種生物性聚酯高分子，其具有生物相容性與生物可分解性，環境中有許多細菌可以行體內合成，以做為細菌自身碳源與能量提供，分子物理性質近似於石化塑膠產品。培養微生物需要足夠的碳源，在醱酵過程中，碳源占了醱酵大部分成本。目前生質柴油廠不斷增設，轉酯化製程產生大量副產物『粗甘油』，其市場價格低廉，而本研究以粗甘油為碳源，利用菌株Ralstonia eutropha H16合成PHAs，進而提高甘油利用的經濟效益。 本研究利用化學培養基(Define medium)培養微生物Ralstonia eutropha H16菌種，先以搖瓶進行實驗，探討各個實驗因子對於細胞生長以及PHA合成之相互影響關係，其實驗因子分別為：粗甘油濃度、丙酸鈉濃度、丙酸鈉添加時間、酵母萃取粉濃度以及磷酸根濃度，最後再進入醱酵槽系統放大，探討溶氧量(Dissolved oxygen, DO)的影響。結果顯示，PHA最適化條件分別為粗甘油濃度為5 (%,w/v)；丙酸鈉濃度為7.5 g L-1；丙酸鈉添加時間為細胞培養12小時之後；酵母萃取粉由於成本考量下，最佳濃度為0.2 g L-1；磷酸根濃度為0.058 g L-1；溶氧量控制在50%。從多組實驗結果可以發現，菌類生長以及PHA合成皆會受到各個實驗因子的相互影響，因此再藉由實驗設計-反應曲面法（Response Surface Methodology）探討粗甘油濃度、丙酸鈉濃度、磷酸根濃度、溶氧量及丙酸鈉添加時間對Ralstonia eutropha H16菌種生產PHV的影響，進行二階迴歸分析得到理論方程式為Y＝7.394＋1.9288772X1＋0.091311X2－1.987625X12－0.5875X1X2－2.492625X22，最適化條件為粗甘油濃度57.77 g L-1，丙酸鈉濃度10 g L-1，磷酸根濃度0.0713 mole L-1，溶氧量50%，丙酸鈉添加時間為培養12小時之後，經過72小時培養，PHV濃度累積最大產量之理論計算值為7.86 g L-1。所合成之PHAs經由NMR鑑定分子結構為PHBV。以粗甘油為碳源合成的PHBV重量平均分子量為29000~32000Dalton；經由熱重分析儀(TGA)分析PHBV相較於PHB有較好的熱穩定性；經由示差掃描熱量分析儀(DSC)分析PHBV，其結晶度會隨著HV含量上升而下降。

• 學位論文

以四氟乙烷電漿對微生物纖維素膜及硝酸纖維膜進行疏水化處理與表面特性探討

氟化非晶碳膜(a-C:F films)廣泛應用於光學工業、生醫材料、疏水材料及半導體工業等。本研究使用射頻式低壓電漿聚合方式於微生物纖維素膜及硝酸纖維膜表面沉積氟碳薄膜，實驗使用射頻式(Radio frequency, RF)低壓電漿反應器，其頻率為13.56 MHz，單體選擇為單鍵四氟乙烷(1,1,1,2-tetrafluoroethane, C2H2F4)。探討不同電漿參數，包括在沉積時間、電漿功率以及腔體壓力。薄膜表面特性分析方面，並藉由靜態接觸角量測儀(Static Contact Angle, CA)、光學薄膜厚度量測儀(Optical thin-film thickness detector)、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM)、掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM）及微區能量散佈分析儀(Energy Dispersive Spectrometer, EDS)，並使用Owen法計算電漿處理後基材之表面自由能。 結果顯示，在最佳化參數製程下，兩項膜材皆可獲得水滴接觸角大於150°之超疏水表面，在硝酸纖維膜之甘油接觸角也可達160°而造成超疏油表面；表面自由能方面，經電漿處理後，可降低至10 mJ/m2 ；而沉積之薄膜厚度會隨著電漿功率增加而有上升之趨勢，EDS量測顯示，經四氟乙烷電漿處理過後，可觀察到氟原子在基材表面，造成其疏水性質提升。

• 學位論文

從臍帶血中建立內皮前驅細胞之探討研究

內皮前驅細胞(endothelial progenitor cell ,EPC)具有分化為成熟內皮細胞的能力，在血管新生 (vasculogenesis)或新生血管形成 (angiogenesis)具有上扮演重要的角色，因此對組織或器官的修復與再生和心血管疾病的治療具有極大的潛力(例如：冠狀動脈梗塞、腦動脈阻塞、周邊動脈堵塞等疾病)，同時再癌症腫瘤的形成上也有著關鍵的影響，所以建立內皮前驅細胞的培養、分離與冷凍保存之系統，須為目前相關領域的重要研究課題。 本實驗利用臍帶血中純化出的單核細胞(mononuclear cells)培養於經由fibronectin前處理的培養系統下在含有胎牛血清及自體血漿的 EGM-2培養基中，成功的建立出內皮前驅細胞，該細胞型態為多角狀以及細胞群集型態為鵝卵石型態，其表面抗原表現出CD31、CD34、CD144、CD105、CD309與vWF在建立內皮前驅細胞後，使用EBM-2培養基添加四種細胞激素( VEGF、b-FGF、IGF-1、EGF )和三種生長因子(Hydrocotision、Heparin、2-phospho-L-Ascrobic acid)進行前培養，進而開發出內皮前驅細胞冷凍保存之培養基，證明細胞經由冷凍後仍具有增殖能力。 此外本實驗根據文獻的探討，將九種細胞激素 (VEGF165、SCGF-α、b-FGF、SCF、IGF-1、FLT-3 ligand、HGF、EGF、IL-8)針對內皮前驅細胞進行測試其促進增殖的能力得知，VEGF165、b-FGF、IGF-1與HGF四種細胞激素對於內皮前驅細胞增殖具有正向幫助，並利用陡昇路徑法，找出其最適化濃度。完成建立本實驗大量量產內皮前驅細胞的增殖系統。 在建立最適化培養基之後，進一步再檢測內皮前驅細胞的特性，如典型內皮表面抗原分析、Ac-LDL吞噬能力 (take-up)形成網絡血管能力(Matrigel angiogenesis assay)，經由以上實驗的證明，經由最適化濃度培養基培養十二天後，增殖後的內皮前驅細胞仍具有以上功能性。 最後，本研究建立之內皮前驅細胞體外分離、鑑定、培養與冷凍保存的系統，可大量產生具有功能性的內皮前驅細胞，以供後續基礎研究與臨床應用之所需。

• 學位論文

鋰離子二次電池Li4Ti5O12負極材料之合成及其電化學性質之研究

本研究利用水熱法製備二氧化鈦粉末，並探討不同煆燒溫度對於二氧化鈦表面型態之影響。將水熱法所製備之二氧化鈦與碳酸鋰均勻混合後，利用固相反應法於750 oC 煆燒8小時，生成Li4Ti5O12 粉末，探討不同製程條件對於Li4Ti5O12 電化學性質之影響。此外，利用二氧化鈦、碳酸鋰與不同濃度之硝酸鑭均勻混合，於750 oC 煆燒8小時，生成摻雜La 之Li4Ti5O12 粉末，並探討摻雜不同濃度鑭對於Li4Ti5O12 電化學性質之影響。將Li4Ti5O12 粉末製備成電池之負極極片，並利用分析儀器量測材料特性及其電化學性質。利用X光繞射分析 (X-ray diffraction)鑑定其結構、掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope)分析粉末之大小及形貌與穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy)分析晶粒大小、形貌及結晶性。利用充放電儀與循環伏安法 (Cyclic Voltammetry)分析其電化學性質。 經由XRD鑑定得知已成功製備出單一相尖晶石結構之Li4Ti5O12 之粉末。於SEM圖中可發現，利用400 oC 煆燒之TiO2 及攪拌方式所合成之Li4Ti5O12 為球形結構；而利用球磨方式可製備出不規則小顆粒之Li4Ti5O12，其顆粒較小且較均一；藉由摻雜鑭則可降低Li4Ti5O12 之粒徑大小。於充放電測試其電化學性質，可發現利用400 oC 煆燒之TiO2 及攪拌方式所合成之Li4Ti5O12 於充放電速率0.1C時，電容量為141 mAh/g；於充放電速率1C時，電容量為80 mAh/g；利用400 oC 煆燒之TiO2 及球磨方式所合成之Li4Ti5O12 於充放電速率0.1C時，電容量為164 mAh/g；於速率1C時，電容量為148 mAh/g。由此可知利用400 oC 煆燒之TiO2 及球磨方式所製備之Li4Ti5O12 於高充放電速率下能維持較高之電容量；利用400 oC 煆燒之TiO2 並摻雜5 mole % La合成Li4Ti5O12之電容量為151 mAh/g 高於未摻雜La 試樣之電容量為141 mAh/g於充放電速率0.1C時，發現藉由摻雜5 mole % La 可以提升Li4Ti5O12 之電化學性質。

• 學位論文

甲烷/氧氣電漿進行遙距式聚丙烯膜表面改質及於不同改質位置之表面特性探討

本論文旨在藉由甲烷/氧氣混合氣體之射頻式(RF)圓管低壓甲烷(CH4)/氧氣(O2)混合氣體電漿進行聚丙烯薄膜(Polypropylene, PP)之表面改質研究，期望改善聚丙烯薄膜之表面疏水及低表面能之特性。 實驗分為兩大部分，第一部份為探討聚丙烯薄膜於直接電漿區(plasma region)及後輝光放電區(afterglow region)兩種電漿改質位置下，表面親疏水特性變化之差異；第二部份為探討當聚丙烯薄膜放置於直接電漿區及兩種不同電極位置之進氣端區等三種改質狀態。 由本論文研究之結果得知，聚丙烯薄膜於遙距式電漿區會因自由基、部分帶電粒子及離子擴散至表面而使之獲得些微表面改質效果；而隨著電極之位置遠離進氣端，會減少自由基、帶電粒子及離子擴散至進氣端之機率，使得聚丙烯薄膜表面改質之效果降低。此外，於電極中心進行低壓甲烷/氧氣混合氣體電漿改質聚丙烯薄膜則為最有效改善聚丙烯薄膜表面之疏水特性及聚丙烯薄膜低表面能之缺點，水滴接觸角最低可達10°、及表面自由能可至77.5 mJ/m2。

• 學位論文

磁性膨脹床吸附介質其物理化學性質探討

膨脹床吸附（Expanded bed adsorption, EBA）技術為一種應用於生化回收與程序整合的新型態生物分離技術。相較於傳統層析吸附，EBA集固液分離、濃縮及初步純化等單元操作結合成單一步驟，可以從發酵液中直接回收生物分子。 本研究以纖維素為基本原料，並且利用不鏽鋼粉末以及四氧化三鐵奈米級磁性粉末當作增重劑，採用反相懸浮熱再生技術製備磁性吸附劑。並分析其物理性質，包括濕真密度、含水率、孔度、孔容、比表面積、平均孔徑等。結果指出濕真密度為1.12 g mL-1到1.31 g mL-1，粒徑大小為150~300 μm，含水率從74%到57%，比表面積1.4~2.3 m2 mL-1。流體化性質方面以滯留時間分佈法進行量測，其關鍵因子包括理論塔板數、等板高度、Bodenstein number以及軸向擴散係數等。實驗結果發現自製磁性吸附劑M10在外加磁場時擁有較佳的流體混和性質，且操作流速可達500 cm h-1，是未加磁場M10和STREAMLINE Base的兩倍。 利用光學顯微鏡、掃描式電子顯微鏡與傅立葉轉換紅外線光譜儀對自製磁性吸附劑的外觀、表面結構與官能基進行觀察。發現自製吸附劑擁有完整的球形形狀，磁性粉末亦均勻分布於微球中。表面上有豐富的網狀結構，而紅外線光譜顯示出自製磁性吸附劑的吸收峰(–OH、C=O、C–O和Fe–O鍵)。從以上基本性質測試與表面型態分析結果顯示自製磁性吸附劑M10具有較高的比表面積以及理想的膨脹床介質條件。 接著以染劑固定化方法將介質表面接上親和性官能基之吸附劑，以等溫吸附實驗探討新型磁性吸附劑的吸附效果，以及探討熱力學和動力學參數，與STREAMLINE Base做比較。吸附結果發現，M10在溫度為308 K時有最佳吸附效果，吸附BSA蛋白和Lysozyme的最大吸附量分別為18.04 mg g-1和17.28 mg g-1。以熱力學分析表明，本研究的吸附系統為自發性吸熱反應。最後將此親和性磁性吸附劑填入管柱中，實際進行膨脹床程序吸附BSA蛋白，以相同膨脹度不同流速為基準，探討不同類型吸附劑的吸附結果。結果指出，外加磁場M10吸附BSA蛋白，其產率可高於其他兩者10%，回收率則是高於其他兩者5%。因此，本研究能夠成功製備出應用於膨脹床層析技術的磁性吸附介質，於膨脹床外添加磁場後，可操作流速可加快2倍，並且吸附效果能夠提高，與市售吸附劑STREAMLINE Base具有競爭力。

• 學位論文

利用動力蒙地卡羅模擬膠體粒子於電沉積系統的分佈

本論文採用動力蒙地卡羅(KMC)演算法進行模擬，利用電泳沉積系統中，自我組裝的二氧化矽膠理粒子堆疊程序，探討的變因有粒子表面電位(η)數值、外加電壓強度以及開關式(on-off)的電位處理，最終成功使底層的空缺密度降低，使底層粒子呈現規則排列。此系統中的粒子沉降過程中會受到彼此的作用力影響，分別是吸引力-凡德瓦爾力以、排斥力-表面靜電斥力與外加電場的驅動力。藉由模擬結果得知，當控制調整表面電位(η)較小時，會因凡德瓦爾吸引力而使粒子聚集在一起，相反地控制調整表面電位較大時，會因表面靜電斥力而使粒子分散至系統邊緣。當對系統施加電壓，利用電泳沉積法( EDP )驅動膠體粒子時，發現在較低的表面電位下，則會使底層空缺密度( LVD % )降低。當對系統施以開關式電位處理，可觀察到粒子並不會因開關電位處理而改善底層的空缺密度。

• 學位論文

利用奈米氧化鋅/二氧化鈦製作與設計陶瓷電晶體組合邏輯元件之探討

本研究利用濕式塗佈法將氧化鋅與二氧化鈦溶液製成薄膜，設計製作出N通道與P通道場效陶瓷電晶體(Field Effect Transistor；FET)，並將電晶體元件串聯組裝可得具有反相器(Inverter)效應之邏輯元件。利用氧化鋅與二氧化鈦溶液分別塗佈製成雙層膜，製作出異質接面之二極體元件，再設計製作成背閘極式的電晶體元件，結果顯示當TiO2層為閘極、ZnO層為源極與汲極時，可得N通道場效電晶體(N-FET)；若以ZnO層為閘極、TiO2層為源極與汲極，則可得P通道場效電晶體(P-FET)。將N-FET或P-FET分別串聯組裝，可得具有反相器(Inverter)效應之邏輯元件。