• 學位論文

新型磨粒的磁力輔助螺旋研拋加工之研究

螺旋研拋加工法是一種利用高速螺旋迴轉傳遞磨料進行拋光的技術，當螺桿高速旋轉時，磨料將順著螺桿的螺旋溝槽朝上移動，被傳動之磨料直接高速研磨接觸被加工件，運動行程較傳統磨粒流拋光方式行程長而達到表面均勻拋光作用，因本加工法之磨料具有循環作動功能，磨料成本低且消耗量少，可獲得『低成本』、『快速』且『有效率』去除毛邊、變質層等功能，達到被加工件『快速精拋』的加工效果。 本研究將磁力研磨拋光與螺旋研拋法相結合，利用磁力研磨拋光的磁力加強螺旋研拋加工時的加工力，改善游離磨料加工時加工力較弱的缺點，增進研磨拋光加工時的效果。磨粒在螺旋研拋加工法扮演舉足輕重的地位，本研究自行開發新型磁性磨粒，在磨粒表面披覆一層磁性粒子，使之具有磁性磨粒的功能，再者利用磨粒中高分子粒子的彈性，減低磨粒撞擊工件表面時所產生的撞擊能，有效吸收過大的衝擊力，減少過度加工的作用。將之應用在不鏽鋼內圓孔之表面研拋，由實驗可得在磁通量密度90mT、碳化矽粒徑4μm、矽油黏度2000mm2/s、磁性磨粒濃度60%、加工間隙0.6mm及主軸轉速4000rpm之加工參數，可於20分鐘內將表面粗糙度Ra由0.9μm大幅下降到0.0541μm ，改善率達到94%，可明顯縮短拋光時間並得到極佳的表面加工效果。

• 學位論文

電化學放電加工中氣膜成長與加工精度之探討

電化學放電加工(ECDM)是加工非導電材料的新興加工技術，具有殘留熱應力低、加工精度高、加工速率快以及電極磨耗低等優點。因過去的文獻較少在探討加工機制對於加工結果的影響，故本文主要在探討電極尖端之氣膜半徑對於加工結果的影響，以及如何去控制電極尖端之氣膜半徑大小。 本文研究中使用直徑100m之碳化鎢刀具作為工具電極，電解液採用添加乙醇(Ethanol)之氫氧化鉀(KOH)溶液，利用電化學放電加工對石英玻璃進行鑽孔加工，再使用高速攝影機去拍攝加工過程中電極之氣膜成長情形，分別使用不同電壓、頻率以及有無添加磁場等參數，以研究及分析電極之氣膜厚度以及微孔加工的影響。 實驗結果顯示，電極尖端加工電壓在40V時有最大之氣膜半徑，從40V開始，隨著電壓增加，氣膜半徑隨之變小。改變頻率觀察氣膜成長情形而發現頻率與氣膜半徑成反比。添加磁場可以減小微孔之過切量、錐度並提高微孔之真圓度。

• 學位論文

腰椎後路穩定系統設計最佳化及其生物力學影響

人體脊椎會因為老化或意外產生病變。本文主要是探討當人體脊椎有椎間盤退化情形，進行腰椎非骨融合手術後，探討腰椎的初期生物力學行為。同時考量微創手術便利性新設計一種後路穩定系統。 本研究使用AMIRA 與SolidWorks 建立L3-L5 腰椎模型，將L4/5椎間盤更改為椎間盤退化之參數，並分別植入剛性穩定系統、DYNESYS系統，再以ANSYS Workbench進行有限元素分析，探討其初期之生物力學行為。此外將新設計系統植入退化模型後進行田口品質分析。探討的品質特性有L3/4椎間盤運動範圍(ROM)、L3/4椎間盤應力與L4/5椎間盤。最後找出新設計系統的最佳化設計，並與其他系統進行比較。 結果顯示在前彎、後仰、側彎與扭轉等四個運動模式，新設計系統在品質特性L3/4椎間盤ROM以多品質最佳化效果最佳。但在品質特性L4/5椎間盤應力以單一品質最佳化效果最佳。各運動模式下產生之最佳化系統以扭轉模式為最佳設計(T-BEST)。退化模型在退化節(L4/5)因髓核脫水與纖維環變硬後，在各運動模式此節的運動範圍(ROM)均減少，且應力均有提升的情形。當植入剛性桿除了前彎其餘運動模式在植入節 (L4/5)應力均會降低，產生應力遮蔽情形。植入DYNESYS系統則在前、後彎時植入節 (L4/5)應力明顯提升；在鄰近節(L3/4)植入剛性桿後ROM有提升，相反的在植入DYNESYS系統後則ROM提升情況產生的並不明顯。植入T-BEST系統，在植入節(L4/5)椎間盤於大多數的運動模式均能恢復與健康模型相近的應力。與健康模型相比，植入T-BEST系統在鄰近節(L3/4)比植入DYNESYS系統有較佳的ROM值。T-BEST滿足了一定的穩定度且有比剛性模型較高的活動量。

• 學位論文

電化學放電加工應用於藍寶石加工之研究

藍寶石因具有優良機械性質，常被用來當作發光二極體磊晶基板、手機螢幕保護層等用途，但其硬脆性質，使加工過程相當困難。本研究是以不同電壓、加工時間、電解液比例，進行電化學放電加工應用於藍寶石加工之研究。 經過實驗結果的觀察與比較，發現以電壓80V，加工60秒，電解液磷酸與硫酸混合液，硫酸佔55.56%時，加工深度可達24.4663μm為本研究最佳加工深度，而加工效率也高於業界使用濕蝕刻加工藍寶石，且沒有出現如雷射加工時，有熱影響區的狀況，證明了藍寶石能夠以電化學放電加工的方式加工的可行性。

• 學位論文

電化學剝離奈米石墨片性質研究

本研究提出以天然石墨與瀝青經熱壓成型製作石墨胚體，後續經不同溫度熱處理，以此製備的石墨塊材做為電極，並以不同石墨原料作比較，利用電化學剝離製程，將塊狀石墨材或不同石墨原料剝離出石墨薄片，探討熱處理溫度與不同石墨原料對剝離出石墨薄片性質影響，以拉曼光譜儀(Raman)鑑定材料的特性、光學顯微鏡(OM)與掃瞄式電子顯微鏡(SEM)觀察剝離石墨薄片型態、原子力顯微鏡(AFM)掃瞄厚度與表面形貌及化學分析電子能譜(XPS/ESCA)量測表面官能基團鍵結。 電極材料不選用價格昂貴之高純度石墨棒、高結晶度天然石墨片或高方向性熱裂解石墨，改用一般工業用天然石墨片與脈石墨及瀝青作為起始原料並製備為石墨電極，以電化學剝離製程，可獲得大量石墨薄片。 本研究中，自製石墨電極經不同熱處理溫度後，利用電化學剝離出之石墨薄片，尺寸差異性不大。若自製石墨電極以Z軸方向切割，增加石墨結構邊緣的暴露面積，以電化學剝離出之石墨薄片，其尺寸增加約1.5–2倍，並可得到層數較少、均勻的石墨薄片。 比較自製石墨電極與天然石墨以電化學剝離出之石墨薄片，其尺寸分佈約十微米左右，而脈石墨剝離出之石墨薄片尺寸較小，約數百奈米至數微米，這與脈石墨中石墨層排列方向較不一致有關，但厚度尺寸大致相同。 以噴塗方式將穩定分散之石墨烯墨水製作成透明導電膜，試樣之透光率約為70%，片電阻約為1.35 x 105 Ω/square。進一步將試樣退火處理，相同透光率之電阻值下降，退火處理後試樣之電阻約降低16-24%。另以抽濾方式將穩定分散之石墨烯墨水製備石墨烯紙，厚度約5μm之石墨烯紙，X-Y平面與Z垂直方向熱傳導係數各約為~600 W/m•K與5.5 W/m•K，X-Y平面之熱傳導係數較傳統金屬塊材高，且其價格便宜，局部高溫熱源可快速地於水平方向散開，另其厚度薄，未來可考慮取代熱界面材料應用，成為具有潛力之導熱材料。

• 學位論文

電化學製作螺紋狀微電極之機制分析

本文研究目的為探討各種加工參數(例如:加工時間、電極旋轉速率、操作電壓)對製作螺旋紋路電極刀具之螺紋數量與螺紋間距之影響性。並且利用高速攝影機觀察電極刀具周圍流場之變化，以分析各參數對螺紋產生之原因。最後，利用具有較多螺紋數與較平均之螺距刀具進行孔加工，以探討有無螺旋紋路之電極刀具對於孔之加工是否有較佳的效果。

• 學位論文

大客車節能與安全評估系統之研究

節能與環保為目前全球之主要議題，同時也是各國相關政策發展之主軸，於交通運輸方面，由於各國土地面積之不同，而發展出其運輸工具。在台灣，隨著工業發展以及都市化之成果，大小客車等交通工具普及，但伴隨而來之碳排放以及各種交通事故，則為國人之隱憂，成為迫切需改進之要點。有鑑於此，本研究係以針對大客車節能與安全之議題進行研究，透過分析國內外之行車教育訓練方法與研究，比較其內容之差異性，並加以改良於本研究中。透過教育訓練進而建立一節能與安全之評估系統，以協助改善大客車駕駛者之行車行為；並透過實驗前後之分析，評估其教育訓練之可行性與適用性。 本研究透過與教育訓練所之訓練員合作，並建立一研究流程與訓練項目及準則，依照研究主軸循序漸進之執行，並且以教育訓練前後為分界，針對各受測駕駛前後測之駕駛行為，分析其各項數據之變化，進而探討教育訓練對於其數據之影響。 研究中建立一節能與安全指標，遂以分析各受測駕駛之節能與安全駕駛行為，透過教育訓練與量化分析將可明顯改善其燃油效率以及駕駛行為之穩定度，研究發現可提升平均燃油效率5.2 %、降低跟車事件所佔之不安全率約17.2 %與降低變換車道所佔之不安全率約39 %。

• 學位論文

晶矽覆蓋層對矽中佈植氫離子擴散的抑制效應

現今超大型積體電路的應用方面，SOI 基板比起許多傳統矽基板有著許多 更好的優點，用Smart-Cut®的技術可製造出高品質SOI 結構，然而在 Smart-Cut 的製程中氫離子的分布對薄膜轉移之品質有極大影響，矽中氫離 子的濃度必須大於最低可裂片濃度方能進行轉移，因此如何使矽晶圓中所 佈植的氫離子有效的保存在矽晶圓中為薄膜轉移成功與否的關鍵之一。 本實驗利用移除30nm 多晶矽層與100nm 氧化層的試片觀察雙層結構的有 無對氫離子擴散的抑制情形，透過SIMS 檢測觀察試片在移除後四個月後的 氫離子濃度變化，由檢測結果觀察到30nm 多晶矽層對於氫離子擴散抑制效 果明顯，若使用多晶矽與二氧化矽層結構更可以有效阻擋佈植在矽晶圓中 的氫離子向外擴散，使矽中氫離子的濃度下降變慢，延長試片可進行薄膜 轉移的時間。

• 學位論文

以非晶化及再結晶消除奈米尺度矽晶薄膜之晶格缺陷

本研究目標為使用智切法技術製作超薄絕緣層矽晶材料，其矽薄膜厚度低於100奈米，因離子佈植能量受限，要製作100奈米的矽薄膜必須配合犧牲層技術，在此厚度下矽薄膜會因離子佈植而產生晶格缺陷，因此本論文核心為透過非晶化及再結晶去修復矽薄膜中的晶格缺陷，以雲式離子佈植取代離子束佈植以達到非晶化矽薄膜的效果，並討論不同薄膜轉移條件下對於矽薄膜再結晶的影響，再結晶時的實驗參數包含溫度、時間、環境氣氛，經過再結晶後的試片以X光繞射測得其晶體結構為單晶矽薄膜，此實驗理論基礎為結晶動力學，本研究成果對於未來製作超薄絕緣層矽晶材料的相關研究深具啟發意義，並有助於解決半導體製程尺寸微縮的問題。

• 學位論文

Bio-fuel Droplet Combustion: Burning Rate Constants and Microexplosion Phenomena Measurements

This thesis investigates experimentally bio-fuel droplet combustion in a quiescent atmosphere using two different kinds of bio-fuels, namely biodiesel and sunflower oil, together with their blends with diesel oil over a wide range of blended volumetric percentages varying from 5% to 75% for each of the two bio-fuels. Symmetrically spherical droplets with small diameters ranging from 0.45 mm to 0.60 mm are generated by a home-built piezoelectrically-driven droplet generator, where the small upwardly-injected droplet is suspended at the intersection of two very fine horizontally-positioned, perpendicularly-aligned ceramic fibers of 20 μm in diameter. A pair of Khantal wires of diameter 0.2 mm having a half-oval shape is horizontally placed on both sides of the suspended droplet for ignition. As soon as the ignition of flame that envelopes the droplet occurs, the two heating wires are electrically removed at which the initial droplet diameter (d0) is determined by a high-speed camcorder. These sequentially recording images are analyzed to obtain the burning droplet diameter (d) as a function of time (t) that is used to determinate the droplet burning rate constant (K) based on the best fitting slope of (d/d0)2 versus t data (the well-known d2-law). Results show that values of K increase with decreasing values of d0 for any fuels studied here. Pure biodiesel has a higher burning rate constant than that of diesel. The latter is free from microexplosion, while the former has weak microexplosion that occurs only at the very late burning stage just before the completion of droplet combustion. This may be due to a small quantity of methyl linoleic acid (4.92 wt. %) existed in biodiesel. Furthermore, complicated but very interesting microexplosion phenomena are observed for pure sunflower oil and its blends with diesel oil, in which two different values of K are found during the process of droplet combustion. When more than 50% of sunflower oil is within the blended fuel, the blended droplet undergoes a transition from regular burning in the first period (K1) to strong swelling, puffing, and microexplosion during the later stage of droplet combustion (K2), where K1 < K2. But such transition reverses when less sunflower oil (< 50%) is presented in the blended fuel. In other words, strong microexplosion occurs almost immediately in the beginning of droplet combustion, where K1 > K2. This reversing process of microexplosion may be attributed to different fatty acids with different volatile components in sunflower oil. It is found that the diffusion process plays an important role on droplet combustion, because various (d/d0)2 vs. t data sets with different curve can be collapsed into one single curve when t is normalized by a diffusivity time scale, tdiff = d02/α, where α is the thermal diffusivity of the droplet fuel. These results should be useful for our understanding of bio-fuel combustion that is important to automobile and aviation industries using bio-fuels to substitute fossil liquid fuels in the future.