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合金元素對Mg-9Li合金加工性及腐蝕性之影響

本研究藉由示差熱分析（DSC）、光學顯微鏡（OM）、掃瞄式電子 顯微鏡/能量散佈光譜分析儀（SEM/EDS）、電子微探儀/X 光射線波長散 佈分析儀（EPMA/WDS）、X 光繞射儀（XRD）、微硬度試驗機、拉伸試 驗機及恆電位儀，來探討Mg-9 wt% Li（L9）、Mg-9 wt% Li-2 wt% Al （LA92）、Mg-9 wt% Li-2 wt% Al-1 wt% Zn（LAZ921）及Mg-9 wt% Li-2 wt% Al-0.04 wt% Sc（LAS920）四種雙相鎂鋰合金之機械性質與腐蝕性 質。研究結果顯示，經固溶及室溫48 小時＋50℃48 小時二階段時效之 LA92、LAZ921 及LAS920 合金室溫拉伸強度均大於200MPa，已達一 般結構用金屬之強度，若施以60%之輥軋，強度均可大於250MPa，其 中LAZ921 之強度甚至達300MPa 以上。四種鎂鋰合金經300℃、48 小 時之氧化，α相表面生成連續的MgO 氧化皮膜，而β相則生成凸起且 形狀及大小不一之島狀Li2O2 氧化物。於3.5 wt % NaCl 水溶液中所測得 之極化曲線顯示，除了L9 較商用AZ91D 鎂合金有較大的腐蝕速率外， 其餘三種鎂鋰合金之腐蝕電流密度均小於或與商用AZ91D 者相近，顯 示LA92、LAZ921 及LAS920 合金抗蝕性不低於商用之AZ91D 鑄件。

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SUS 403麻田散鐵不銹鋼經熱機處理之機械及超音波特性研究

SUS 403麻田散鐵不銹鋼可用於高應力組件，是一種常用的核電廠材料。本研究乃針對SUS 403麻田散鐵不銹鋼晶粒粗大的缺失採用熱機處理(Thermal mechanical treatment，TMT )製程，並配合超音波特性之檢測，探討其晶粒細化、機械性質(抗拉強度、延性、衝擊韌性等)與超音波特性之關係，以尋求提昇機械性質之最佳化熱機處理製程條件，並直接利用超音波音速變化來評估晶粒大小。 實驗結果顯示，麻田散鐵系403不銹鋼在1010℃沃斯田鐵化2hrs後可以使碳化物重新固溶於基地，使硬度值增加。隨著輥軋量的增加，403麻田散鐵不銹鋼之晶粒也隨之變小，輥軋量愈大，晶粒愈小(rolled 20%為20~60µm，rolled 40%為10~20µm)，此時材料之機械性質也隨晶粒細化而變好。 回火300℃至600℃時有碳化物析出，由於在500℃回火時出現二次硬化之現象，使材料之硬度、抗拉強度在此溫度時最高，但衝擊值、伸長率則最低。回火於600℃時麻田散鐵分解成肥粒鐵，因此硬度、抗拉強度在此溫度最低，而衝擊值、伸長率受肥粒鐵鈍化之影響而增加。 在超音波特性方面，由實驗結果得知超音波之音速與輥軋量成反比，回火溫度成正比。超音波音速之衰減係數與輥軋量成正比，而與回火溫度成反比。特別是在400℃至500℃區間可由超音波之音速v(rolled 20%為5888~5894m/s、rolled 40%為5886m/s)及衰減係數α(rolled 20%為0.130054 dB/mm、 rolled 40%為0.134408 dB/mm)判定SUS403不銹鋼之回火脆性現象。

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以碳纖維來製備Al2O3纖維，SiC纖維及Al2O3/ SiC複合纖維之製程研究

本研究以碳纖維及活性碳纖維布為碳之來源，利用形狀記憶合成法製備氧化鋁纖維及碳化矽纖維。實驗中以鋁蒸氣分別與碳纖維及活性碳纖維布於1100℃真空下進行反應8小時生成碳化鋁，最後在1500℃空氣下氧化3小時，使碳化鋁纖維轉化形成氧化鋁纖維。結果顯示氧化鋁纖維具有極大的比表面積(~100m2/g)。 碳化矽纖維則是以矽蒸氣與碳纖維於1300℃~1500℃，持溫2~6小時，氬氣氣氛下進行反應。實驗結果顯示空心碳化矽纖維壁的厚度會隨著反應時間與溫度的增加而增加。當反應溫度達1400℃，持溫4小時的時候可獲得實心碳化矽纖維。此外，碳化矽纖維具有可撓性。綜合上述兩種製程方法可獲得碳化矽/氧化鋁核-殼式複合纖維。 用生物當模版可製得具有多層次大小孔洞的結構。由結果顯示利用藤木炭可製備得具多孔性的氧化鋁陶瓷。此氧化鋁陶瓷內保留了藤木的微觀結構，多孔的特性與單軸向的通道。

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電漿沉積及接枝聚合丙烯醯胺膜對生物分子固定及濕度感測器之應用

利用電漿沈積金屬氧化物有機薄膜及UV光表面接枝聚合的方式，可在無機的微電子感測元件，如氧化鋁梳型電極基板的表面，進行逐步的有機化改質，易言之可固定DNA或抗體。本研究之目的是濕度感測元件以電漿PECVD 的方式，利用TMT 與O2 混合氣體(mixtures)於梳型電極上，沉積半導性氧化錫(tin oxide organic-like thin films)有機薄膜，做為感濕材料，為了增進濕度感測效果、阻抗變化的靈敏性與穩定性，再利用UV 光接枝聚合AAm，而將胺基固定在梳行電極上，再經過一些架橋劑及增加胺基的單體溶液處理後，使梳行電極表面上可利用戊二醛來固定經過設計的含單股胺基DNA (ss-DNA) 片段或抗體等等離子性分子，在濕度改變時離子會幫助導電。研究結果顯示以TMT:O2=40:80 (mtorr)沉積膜製作感測元件，表面可固定腸炎弧菌DNA或抗體，濕度感測器最佳感測範圍RH35~95%有5 order(從107 到102 W) 的變化。

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以氧化水熱法製備奈米結構之二氧化鈦電極應用於染劑敏化電池

本研究是以氧化水熱法製備TiO2電極，將鈦板浸置在H2O2溶液中，改變H2O2濃度、溫度與浸置時間，並在溶液中添加不同酸類，觀察所形成之TiO2層。TiO2具有金紅石相與銳鈦礦相兩種結構，在酸性環境中較易生成金紅石相；銳鈦礦相之TiO2具有奈米級孔隙結構，隨過氧化氫濃度、持溫溫度、持溫時間的增加，會促進銳鈦礦相生成。

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添加物對NiMn2O4熱敏電阻特性之影響

具有尖晶石結構的(Mn,Ni)3O4氧化物陶瓷體，其溫度係數非常大，電阻會隨著溫度的上升而急速下降，此特性被運用於負溫度係數熱敏電阻元件。化學合成法的原料是在溶液狀態下混合，粉體均勻性高、平均粒徑小、化學活性大，所以反應較傳統之固態反應法快且安全。本研究是以由化學共沉法製備的Mn-Ni系NTC陶瓷為主體，混合不同濃度比例之SiO2及SnO2，在不同的燒結溫度影響之下，探討其對NTC熱敏電阻之各種物理特性的影響。由實驗的結果可以得知以化學共沉法製備出的NiMn2O4粉末：(1)化學共沉法所製備之粉末在煆燒過程中重量損失約為55％。(2)尖晶石相的生成溫度為800℃較傳統固態反應法所得的相圖低約100℃左右，較低之煆燒溫度，可防止粉末粗化。(3)燒結體之孔隙度隨著SiO2添加量的增加而增加，並且在SiO2添加量為10mole%時對其電性有明顯的影響。(4)添加SnO2有助於NiMn2O4之燒結密度，並使試片有較低之電阻率。(5)添加之SiO2以及SnO2會附於晶界上而影響其導電性。

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金屬添加物對碳系超級電容器特性之影響

本研究以高比表面積活性碳、導電碳黑、不同金屬元素以不同比例混合及熱處理製作成碳複合電極，研究其電容特性和電極介面行為的影響。由X光繞射光譜儀(x-ray diffraction, XRD)分析得到活性碳表面的金屬分別為銀、鎳及氧化錳並以描掃式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)及能量散佈光譜儀(energy dispersive spectrometer, EDS)觀察金屬確實在活性碳表面成核成長且得到的尺寸約在500nm以下。以電子順磁共振(electron paramagnetic resonance, EPR)判斷活性碳中的金屬在經過熱處理後離子活化之狀態。將製備成的碳複合電極以恆電位儀(Jiehan 500 electrochemical workstation)作循環伏安測試求其電容值;再以交流阻抗儀(AC impedance)分析樣品的介面行為。

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IF鋼表面Si及Si-O薄膜熱擴散阻障層之研究

直接利用溶膠-凝膠法在IF鋼基材上旋塗TIP無法獲得二氧化鈦改質層。因此，本研究是在IF鋼基材上利用直流磁控濺鍍法製作Si及Si-O保護層，用以阻障熱處理過程中基材物質之擴散。接著利用光學微影術(optical lithography)及感應耦合式電漿蝕刻系統(ICP-RIE)將Fe/Si鍍膜系統製作成Fe-Si複合鍍膜。最後利用溶膠-凝膠法在Fe-Si複合鍍膜上旋塗TIP，經過熱處理最後形成TiO2-Fe2O3複合鍍膜。其中探討不同腔體壓力、通入氣體種類、工作電壓及濺鍍時間所形成的不同矽化物薄膜及不同蝕刻時間製作成之Fe-Si和TiO2-Fe2O3複合鍍膜在熱氧化環境中阻擋基材Fe原子熱擴散之情況。濺鍍膜在熱處理前後之表面形貌、結構、成分分析及特性分析則是利用掃描式電子顯微術 (scanning electron microscopy; SEM)、能量散佈波譜術 (energy dispersive spectroscopy; EDS)、X光繞射術 (X-ray diffractometry; XRD)、拉曼光譜術 (Raman spectroscopy)、輝光放電光譜術 (glow discharge optical spectrometry; GDOS) 、X光光電子能譜術 (X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)及紫外-可見光譜術 (UV-Vis spectroscopy)。結果發現：經400℃-1小時熱處理兩次及700℃-1小時熱處理一次，皆不致影響試片表面濺鍍Si及Si-O薄膜之穩定性，前述薄膜抑制基材Fe原子擴散及氧化之功效顯著，以致於形成TiO2 附著性佳且擁有超親水性之TiO2-Fe2O3複合鍍膜。

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聚烯類低溫正溫度係數複合材料之製備與研究

本研究將碳黑與乙烯醋酸乙烯酯(EVA)基材以適當加工條件進行混煉進而製備成低溫正溫度係數(PTC)複合材料。並探討EVA種類、碳黑種類、碳黑含量、混煉加工條件、化學交聯方式及交聯劑添加量、EVA基材之電漿前處理條件、添加第二相基材含量等加工因素對EVA/CB複合材料其電性性質表現之影響，包括了常溫電阻值、正溫度係數(Positive Temperature Coefficient, PTC)強度及負溫度係數(Negative Temperature Coefficient, NTC)強度之變化；並對經各種改質之複材進行表面型態和物理性質的測試分析。由交聯EVA/CB複材之變溫電阻值量測及表面型態觀察發現，複材進行化學交聯後確實有交聯結構之形成；且於高交聯劑添加量(2phr)下，交聯複材確實可利用交聯結構性來大幅提升PTC強度且幾乎完全消除NTC行為，然而常溫電阻值卻大幅地提昇並且PTC行為轉換溫度提前、轉換程度之效率衰退，可能由於交聯結構之生成使非晶區域增加、高分子鏈於更低溫區間即開始滑移所致。因而嘗試先將基材進行電漿前處理再製備成交聯複材，期望可改善基材與碳黑間之黏著度、相容性，進而使常溫電阻值下降。但對電漿前處理基材與碳黑所製備之複材而言，其電性表現些許類似於交聯複材，因此將電漿處理搭配化學交聯改質將更使上述電性表現加層明顯化。此外嘗試添加第二相基材(LLDPE)至EVA/CB複材中，利用兩相不相容特性來抑制碳黑隨分子鏈滑移之移動程度。實驗發現不同之加工方式、LLDPE與EVA含量比例、碳黑含量皆會影響、改善EVA/LLDPE/CB複材之電性表現；且發現第二相基材(LLDPE)添加對交聯EVA/CB複材更有顯著之改善效果，包括了：降低常溫電阻值，延遲PTC行為之作動轉移溫度，利用二階PTC特性來提升PTC強度，延遲並消除NTC現象之產生。

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以化學共沉法製備高頻用鎳錳鐵氧磁體的開發研究

在高頻下，鎳錳鐵氧磁體有不錯的磁特性表現，添加鈷離子時，由於能夠提升鐵氧磁體之異方性使磁壁穩定化而提升共振頻率。有系統性的分析化學組成與燒結溫度對於磁特性的關聯性，量測項目主要包括:微觀組織(SEM)、μ’-f curve、μ”-f curve及X-ray結構分析。由實驗結果顯示，當降低燒結溫度、鈷離子比例增加，可提升共振頻率，但μ’會隨之遞減；由此可知添加鈷離子對於高頻磁特性的影響，因此可配合材料的使用頻率調整成分比例、燒結條件以達期望之性質。