中央大學機械工程學系學位論文
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本研究在含2、6、10及14 μM在含硝酸銀及2 mM六亞甲基四胺之2 mM硝酸鋅溶液中，利用三極式定電位法於銅箔表面控制電位在-0.4 V ~ -1.0 V範圍內進行電化學反應，期望獲得摻銀p-型氧化鋅奈米柱之披覆薄膜。披覆膜經SEM觀察顯示：薄膜由六角奈米柱構成，隨著電位增加，薄膜單位面積之奈米柱分佈密度增高，奈米柱直徑也增大。經XRD分析，薄膜所含奈米柱屬於六方纖鋅礦結構之氧化鋅，其(002)結晶面特徵峰隨溶液中銀離子濃度增加而朝小角度偏移，推測銀在氧化鋅中摻雜濃度逐漸增高，使經扭曲而增加(002)晶面之間距。經300 ℃退火1小時後，此(002)繞射峰更尖銳，顯示結晶性更好。披覆膜的XPS分析，經對Ag 3d5/2圖譜去混參處理(deconvolution)，得知其在368.27 eV為Ag+之訊號。以電化學阻抗頻譜之Mott–Schottky法分析，確認所得之摻銀氧化鋅奈米柱電化學披覆膜屬於p-型半導體，所有電化學條件中，在含6 μM，硝酸銀之溶液中，電位控制在-1.0 V所得薄膜，其載子(電洞)濃度最高，約為1.35×1013cm-3。研究成果顯示已可在銅箔表面利用電化學法成功披覆摻銀之p-型氧化鋅奈米柱披構成之薄膜。
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本論文發展一套適合雙光子聚合技術(Two-photon Polymerization, TPP)之五軸雷射加工路徑生成法則。 本論文首先介紹一般典型TPP加工程序包含雷射路徑掃描、TPP切層方法及製造品質控制。其次介紹TPP五軸實驗設備，包含雷射、顯微鏡、樹酯材料及五軸運動平台。進而提出本論文開發的五軸雷射加工路徑生成法則。 本論文將以TPP微製造技術為基礎，創新使用五軸加工方法為輔，開發出一套可製造超高精度微結構的五軸加工路徑生成法則。其創新的點除了以五軸運動平台來取代傳統使用的三軸平台外，其開發之雷射加工路徑生成法則中會先使用臨界角將微結構外表區分出兩種不同區域。利用拼布的概念將此兩不同區域分別產生出表布切層及縫布切層路徑，其中將以適應性切層演算法產生表布路徑及利用輪廓平形偏移演算法來產生縫布路徑。最後會以五軸輪廓切線成形法來產生最後的五軸雷射加工路徑，其概念係控制五軸運動平台讓雷射光軸沿著微結構的外表切線垂直方向移動，如此將可以產生與微結構表面垂直的聚合體，以避免傳統TPP使用三軸運動平台而導致尺寸不精確情況發生。其所製造的3D微結構具有較佳的結構強度與超高尺寸精度，可應用於各式不同的應用。 本論文最後將舉5種不同實體模型，利用本論文提出之五軸雷射加工路徑生成法則產生出切層結果和雷射路徑，用以驗證本研究之正確性及效率。
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本研究以甲醇為工作流體在一大氣壓下進行實驗探討奈米結構於微流道表面之池沸騰熱傳影響，實驗結果分為平滑表面、微流道表面、奈米結構於微流道表面之池沸騰熱傳，共三部份做探討。其中微流道表面以及微流道表面有奈米結構之探討參數則分為不同流道寬度(300 µm V.S. 400 µm)及不同鰭片寬度(300 µm V.S. 400 µm)進行探討。 於微流道表面之池沸騰熱傳實驗結果顯示流道寬度越寬，熱傳效果越好，因微流道表面之汽泡生長尺寸與流道寬度成正比。於探討微流道表面不同鰭片寬度於池沸騰熱傳之影響的實驗結果顯示鰭片寬度越寬，熱傳效果越好，因相鄰兩流道間產生的汽泡相聚合形成聯合汽泡的可能性隨鰭片寬度減小而增加，使熱傳能力降低。 微流道表面於低熱通量之熱傳增強主要依靠相較於平滑表面有較大尺寸成核孔洞於相同壁面過熱度下成為活化孔洞使熱傳增加，於高熱通量時則因為平滑表面之成核孔洞皆已活化使微流道表面與平滑表面之熱傳能力相差甚小。 微流道表面有奈米結構之池沸騰熱傳實驗結果顯示因奈米結構能改變工作流體接觸角使其從親水轉變為疏水，使奈米結構於微流道表面之實驗相較於微流道表面能於相同壁面過熱度的情況下，具有更多活化孔洞產生更多汽泡，使研究結果相較於微流道表面無奈米結構之結果的熱傳能力更為提升，並且於探討不同流道與鰭片寬度時之趨勢與微流道表面之趨勢一致(流道與鰭片寬度越寬越好)，但活化孔洞越多則越容易形成聯合汽泡，使乾涸現象相較於微流道表面在較低熱通量時發生。
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本論文主要針對馬達驅動之運動系統，使用一個干擾觀測器的運動架構，該控制架構主要用於驅動器之速度迴路，由輸入訊號減去參考模型第一階的倒數之輸出訊號所組成，並且選用適合的低通濾波器，讓干擾觀測器在實驗平台上得到有效的結果。該控制方案可以減少由參考模型和未知的系統模型之間的差異所造成的不確定性和外界之干擾。 另外提出一個消除系統由非線性因素所造成之自我激發振盪(hunting)之抑制控制架構，該控制架構係用於速度迴路，並使用基因演算法調整出該控制抑制架構Ka、Ks值，使得振動抑制控制架構可以有效抑制此系統所造成的振盪。
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高聚光型太陽能系統為目前發電產值最高的系統，利用聚光模組將大範圍的陽光聚焦，並照射在太陽能電池上，如此可縮小太陽能電池面積，降低發電成本。但若要提高最大發電效率，必須要降低追日的偏差角度。本文以軌跡公式混合短路電流之研究為基礎，可使機構老化、機構誤差以及定位誤差等問題不影響追日準確性。並發展量產化之電路板於高聚光型太陽能系統實現，比起市面上常見的追日控制器：主動式光感測器裝日與被動式軌跡追日，能夠有效降低控制器成本。另配合提出的方位角校正策略，簡化原本軌跡公式追日之校正步驟，仰角則提出使用角度與脈波數關係得到回歸曲線，可更有利於機台的量產化與校正，並可適用於不同的機構設計，以得到最佳輸出功率。
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摘要 在這篇論文中，以流化床反應器及陶瓷球作為流化介質，且以CO2 作為流化氣體去熱裂解 棕梠殼(PKS)，研究的目的為找出反應器溫度 (350~500 ºC)、流化氣體流速 (5-15 liter/min)及昇熱速率 (1, 5, 10 K/min) 對熱裂解後各項產物(生質油、生質氣體及生質能 碳)含量的影響。PKS的產物含量分析是依照美國材料和試驗協會(ASTM)標準辦法分析。在這次 研究成果顯示，生質油在反應器溫度為500 ºC且CO2流量為10 liter/min能得到最大的產量 (20.43 wt.%)，而在這樣的操作條件下，生質能碳為35.96 wt.%而生質氣為43.61 wt.%。且生 質能碳的含量會隨著反應器溫度和CO2流量增加而減少，反之生質氣體含量則是會隨著反應器 溫度和CO2流量增加而增加。從TGA分析可以觀察到，重量損失分成三個部分。首先發生在100 ºC到220 ºC此階段為水氣及雜質的蒸發。再者是在240 ºC到400 ºC為纖維素及半纖維素的分解 和最後400 ºC到900 ºC為木質素的分解。DTGA的部分，可以觀察到兩個很明顯的峰值，第一個 為揮發掉半纖維素的可揮發物質，第二個為揮發掉纖維素的可揮發物質。而在DTGA中隨著昇溫 速率的提升，會使這兩個峰值往右提升，在1 K/min第一和第二個峰值發生在 280 ºC and 380ºC 在 5 K/min 發生在 305 ºC and 390 ºC 及 310 ºC and 405 ºC 在 10 K/min。在探討 生成物的組成成分，生質油部分碳氫氮氧成分分別為:67.70 wt.%、9.70wt.%、0.9wt.%和 21.7wt.%，在生質能碳的部分擁有較高的碳含量，大概在62.87wt.%左右，其他元素組成則有 ，2.54wt.%的氫、0.56wt.%的氧、0.01wt.%的硫和10.80wt.%的氧，PKS成分分析部分，有 23.18wt.%是灰燼、3.30wt.%是水氣、17.86wt.%是揮發物及58.96wt.%為碳化物，且PKS擁有相 當高的熱值，約為23.56MJ/kg。當使用CO2當流化氣體時，所產出的生質氣體成分組成，跟先 前研究做出來的結果相符，大部分產出物為CO2(超過50 vol.%)，剩下主要為CO還有少量的CH4 和H2 關鍵字:生質能、棕梠殼、生質油、熱裂解
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本研究為快速熱解棕櫚殼製成的生質燃料，並藉由改變通入氣體的溫度、速度，以及生質燃料的質傳速率，討論快速熱解所生成的結果，而研究的分析方法採用尤拉近似法。參數設定：氣體溫度分別為723, 743, 763 K，速度為0.059, 0.088, 0.117 m/s；生質燃料質傳速率則為2.42, 3.63, 4.84 g/s。 藉由CFD模擬結果討論通入氣體的溫度與速度及質量流率對於快速裂解的產物影響分析。當增加通入氣體的溫度時，焦油所占之質量比例會上升，而碳灰及氣體之質量比例則減少；在氣體溫度為763 K時，焦油的質量比為49.26 %，碳灰與氣體分別為27.78 %及22.96 %。隨著通入氣體速度提升，焦油質量比例上升，而碳灰及氣體之質量比減少；當速度大於0.088 m/s時，所得到的結果則相反，其中在速度為0.088 m/s時，焦油、碳灰與氣體的質量比分別為50.09 %、27.06 %與22.86 %。當生質燃料質傳速率提升，焦油的質量比例增加，而碳灰與氣體則減少，當質傳速率為4.84 g/s時，焦油、碳灰與氣體的質量比例分別為50.36 %、26.89 % 與22.77 %。
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本研究使用直流磁控濺鍍製程在不同的氧流量參數下鍍製三氧化鎢薄膜。在濺鍍過程中，使用電漿探針、光發射光譜儀(OES)與質譜儀監控整個電漿製程。透過電漿量測參數與靶材電壓的變化情形，可發現在低氧流量(5 sccm)時，所鍍製的氧化鎢薄膜偏金屬態，隨著氧流量的增加(10-20 sccm)，逐漸變成非晶的三氧化鎢薄膜。濺鍍後的氧化鎢薄膜接著使用X光繞射儀(XRD)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、能量散射儀(EDS)、光電子能譜儀(XPS)、UV-VIS分光光譜儀及橢圓儀，做薄膜結構、化學成分及光學分析。最後是電致變色的功能測試，採用電化學方法，使鋰離子(Li+)與電子進出氧化鎢薄膜而達到變色與透明的效果，並以定電位量測及循環伏安法作為電致變色的定量分析，藉由材料分析與電化學測試的結果發現氧化鎢薄膜在接近它的化學劑量比例時，有較佳的電致變色效果。
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本論文乃就腳踏運動器材使之擴增相關機構與電路具有復健功能之輔具，主要是要讓病患能夠實現自我腿部復健之目的。此系統可區分為三個部分:永磁同步電動機/發電機切換控制、永磁式磁阻控制與電磁式磁阻控制，當切換至電動機模式下時，利用磁場導向控制使永磁同步馬達以定轉速轉動機構帶動病患作復健;當切換至發電機模式下時，病患可自行轉動機構帶動發電機運轉，利用三相切換式整流器作直流電壓控制，輸出一穩定電壓儲存至二次電池中，在此模式下，若需要更高強度的復健時，則可調整永磁式與電磁式之磁場大小，當飛輪切割封閉之磁力線時會產生渦電流效應使反扭矩回饋至飛輪上，讓患者感受到阻力。此復健機系統是以微處理器(DSP，TMS320F28335)為控制運算核心，並搭配德州儀器開發之永磁同步馬達控制模組(TMDSHVMTRPFCKIT)，以提高系統之穩定度與可靠性。
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本文為探討超音波振動方式輔助等通道彎角擠製(ECAE)對試片成型力與機械性質之影響，為了達到研究目標，參考Christopher[30]及島川政憲[31]之書籍和使用有限元素軟體輔助設計橫向超音波系統，本文設計之超音波振動加載方式分為軸向超音波、橫向超音波和同時進行軸向超音波與橫向超音波，探討不同超音波加載方式，對試片經過ECAE後的成型力、硬度和表面粗糙度之研究。 研究成果顯示，施加超音波輔助ECAE，不管是使用軸向或橫向或軸向加橫向的超音波加載，皆能在成型力、硬度和表面粗糙度上獲得良好的改善。