中央大學機械工程學系學位論文
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微機電系統(Microelectromechanical Systems, MEMS)結合了微電子技術與機械工程，將傳統的致動器與感測器縮小至微米範圍，並具有低功耗、響應快速等優點，因此在近幾年蓬勃地發展。 MEMS製程無法制式化，對於不同的元件，考量到結構、功能等因素，需設計不同的製程，因此在製作上具有步驟繁複、成本較高等問題，相對MEMS製程，半導體製程技術發展成熟，元件製作精細，尺寸也越來越小，且具有標準化製程，若能整合MEMS與半導體製程技術，更能夠有效提升元件的良率與可靠度，考慮到此整合之必要性，CMOS-MEMS製程技術便由此誕生。 本研究中，我們採用TSMC 0.35μm 2P4M製程，將設計元件交由TSMC製造，並結合CIC所提供之後製程，進行結構的釋放。藉由MEMS-CMOS整合技術，我們期望能夠將多種元件，利用標準化的半導體製程製作出來，並借助半導體製程之穩定性，增加元件良率，進一步提升其性質。
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從一個人的平衡能力中能得到很多訊息，如健康狀況、老化程度等，因此受到相當程度的重視。目前常用來做為人體平衡機制研究的訊號主要是人體壓力中心訊號(center of pressure, COP)，而壓力中心訊號的量測是藉由生物力學量測設備測力板來作量測。不過由於測力板的造價昂貴，且量測上有諸多不便，本研究利用電容式低頻三軸加速規訊號針對人體平衡能力作評估，取代過去常用的測力板。由於人體不停擺動，使得加速規之鉛直方向於重力加速度方向之分量為時變問題，利用將訊號分為數段，各別做主成分分析的方式，將訊號降維至平面訊號，並消除垂直方向重力加速度對水平分量訊號之影響，藉以模擬壓力中心訊號，建立兩者間之轉換關係，使加速規量測之訊號能用以同壓力中心訊號進行人體之平衡能力評估。
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微血管是人體內物質交換場所，透過微血管運輸血液、氧氣及養份供給身體器官與組織，代謝出體內有害物質，若可以在了解微血管的形成，對於疾病治療與防止人造器官與組織壞死有很大的幫助。 本文建立數學模型分析體外培養內皮細胞，細胞自發性移動而形成微血管的網狀結構，將影響微血管網狀分佈的因素加入模型中，此數學模型考慮阿米巴型細胞密度、間質型細胞密度、旁泌性血管內皮生長因子濃度、基質密度及基質位移。模型假設阿米巴型細胞與間質型細胞在基質上的因貼附力的不同，所以有不同的遷徙行為，血管內皮生長因子為旁泌性包含在生物膠內，並會釋出與細胞外基質結合，細胞移動受到基質趨觸性及血管內皮生長因子趨化性的的影響與基質受到細胞牽引力的位移等作用，使得細胞逐漸移動而構成網狀微血管。為了分辨及解析微血管網狀結構的形成因素，本文分別建立僅有趨化性影響細胞移動的化學模型，基質趨觸性影響細胞移動的力學模型，與趨化性、趨觸性皆影響細胞移動的化學力學模型。再藉由線性穩定性分析方式探討不同模型及參數對於網狀形態產生的影響，並將參數分類為穩定和不穩定參數，調控參數探討細胞聚落分佈型態的力學機制。
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本篇論文講述近場電紡絲技術已證明能夠將褐藻酸鈉/聚氧化乙烯奈米纖維沉積成規定的圖案及定位密度以觀察平行排列的奈米纖維間距在10、20、40、80μm以及利用近場電紡絲原地堆疊的技術將纖維堆疊成3D的奈米纖維結構。並且觀察當纖維以不同密度及不同堆疊高度培養細胞時對於細胞型態，擴散及增殖的影響。利用快速傅立葉轉換(FFT)測量細胞的生長方向及對齊程度，並且利用細胞計數盤計算細胞數量，用以觀察研究細胞之生長方向與奈米纖維之間的排列方式以及纖維堆疊的高度有重大的影響。這些低成本、快速製作的製程未來可以有效運用於細胞貼附、擴散等議題。
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本文對於累進式背擠製(accumulative back extrusion, ABE)製程作出探討，利用自行設計之模具，以實驗的方式對鋁材1070 變形前後的機械性質與微結構的作出探討。 在實驗中，以不同的變形比(deformation ratio)與沖頭行程(die stroke)兩大實驗參數互相搭配下， 對其機械性質與微結構進行探討，機械性質部分主要討論其硬度(hardness)變化，而微結構的部分針對晶粒細化後的晶粒大小(grain size)與晶界取向差異角度(misorientation angle of grain boundaries)進行探討。 實驗結果顯示，越大的變形比與沖頭行程可產生較大的塑性變 形，會產生硬度的提升、晶粒細化的現象與高晶界取向差異角度的提 升。
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本論文利用近場電紡織技術(near-field electrospinning，NFES)，研究壓電奈米纖維並且製作成奈米發電機(nanogenerator，NG)，主要重點為(1)利用近場電紡織技術大面積排列壓電奈米纖維製造奈米發電機，(2)奈米發電機作為自供電式形變感測器，(3)奈米發電機作為行動穿戴裝置電源。以直寫(Direct-write)方式將壓電高分子材料聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)利用NFES技術將奈米纖維(nanofibers，NFs)大面積排列在可撓性基底上製作成奈米發電機，並且進行一系列訊號量測與驗證。我們將NG固定於人體關節上運用人體關節移動使NG有訊號產生。接著，我們使用改良式基底，成功製作出靈敏度更優良的NG，另外，為了使NG輸出增加，我們將NG以疊加方式嘗試提高輸出，成功將電壓輸出提高到20V，由於可撓性佳的基底加上厚度薄，我們將NG固定在人體關節上使NG可以隨人體擺動轉換成電力作為行動穿戴裝置電源。 關鍵字：近場電紡織技術、壓電材料、奈米纖維、奈米發電機、行動穿戴裝置電源
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高強度鋁合金7075經由退火處理後深冷鍛造與時效處理對其疲勞性質與微結構影響研究；鋁合金7075深冷鍛造後基地內可以獲得等軸狀的細晶粒與較高密度的細緻析出物，經由拉伸測試後發現深冷鍛造材料會犧牲約8~12%的拉伸強度，但會獲得較好的高週疲勞壽命與抗腐蝕能力，並研究深冷鍛造材料在陽極處理後對其疲勞性質的影響。
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本研究採用脈衝雷射沉積法(Pulsed-laser deposition method, PLD) 製備鉑奈米顆粒於電極上，透過改變背景氣體壓力控制鉑奈米顆粒，從XRD 估算鉑粒徑與比較電化學活性表面積，得知背景氣體壓力在800mTorr 為最佳工作點。之後控制雷射發數成長不同鉑擔載量，在組裝電池的測試中，應用於陽極鉑擔載量為24 μg cm-2 時在0.6 V 下的電流密度可達到1366 mA/cm2，優於商用(E-Tek) MEA 的性能，且因鉑擔載量大幅下降，陽極(Mass specific power density, MSPD)提升約9 倍。另外，陽極鉑擔載量為13 μg cm-2時在0.6 V 下的電流密度也有1032 mA/cm2，故陽極MSPD 高達47.61 kW/g。 使用PLD 製備的觸媒有較高的MSPD 的主要原因為，減少觸媒孤島效應的發生，而此效應在一般的商用觸媒容易發生，故從電池性能測試可以發現MSPD 比起商用觸媒有明顯的改善。針對表面結構觀察發現，鉑奈米顆粒具有分散性佳，且鉑顆粒大小可以控制在2-3 nm 左右，當鉑擔載量越高，鉑顆粒開始有聚集的現象，為MSPD 隨著鉑擔載量增加而下降的原因。而活性分析結果發現，氫吸附面積與ORR 活性隨鉑擔載量提高而下降，主要原因為顆粒聚集和顆粒尺寸的增加，而使得活性降低，大致上電化學活性測試與電池性能具有相同的趨勢。
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本文以適用於徑向流動的修正毛細數來分析流動不穩定現象。利用不同顆粒直徑釔鋯球構成多孔介質，進行矽油與空氣在不同孔徑的二維Hele-Shaw多孔介質中相互推動的實驗。藉由改變顆粒直徑與注入流率來觀察流動過程，並透過壓力計量測不同注入流量對應的壓力與時間關係。本實驗觀察到三種流動型態：穩定移動、毛細指形與黏性指形。 由矽油（大黏度）推動空氣（小黏度）的實驗結果可以發現，矽油皆穩定的往出口端移動，矽油與空氣介面為維持平整的穩定移動的流動過程，且對於不同注入流量，此特性的結果一致。 由空氣（小黏度）推動矽油（大黏度）的實驗結果可以發現，提升修正毛細數可使毛細指形轉變為黏性指形。在相同注入流量條件，較小顆粒直徑構成的多孔介質結構對應的修正毛細數較高，故較容易隨著流量的增加而產生指形轉換。
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本文是運用竹碳對不鏽鋼進行電解拋光結合機械拋光的複合加工，以改善不鏽鋼上的表面粗糙度和竹碳電極的磨耗率。 竹碳具備植物多孔且緻密的微結構特性，其微細孔道具有高吸附能力，本文研究希望竹碳與工業技術做結合，以提升竹碳所附加的經濟價值。 本文使用電解複合拋光對加工時間、研磨粒種類、增加荷重、研磨粒濃度、拋光盤轉速、電極速度、電壓等製程參數進行實驗，並針對實驗後的不鏽鋼表面粗糙度、竹碳電極磨耗率、表面形貌，來進行結果分析探討。