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疏水性不含氟素有機/無機奈米纖維薄膜及其於二氧化碳吸收之應用

本研究希望使用結合化學吸收法及薄膜分離之薄膜接觸器(Membrane contactor)來捕捉燃燒後產生的低濃度二氧化碳，以達到高效能氣體分離之目的。故選用具疏水性之聚苯乙烯(Polystyrene, PS)作為材料，欲以靜電紡絲法(Electrospinning)於不鏽鋼基板上製備出具疏水性、高孔隙度之PS奈米纖維薄膜，並將其薄膜作為薄膜接觸器之氣液接觸介面，以提供相當大的接觸面積供醇胺吸收劑更高效地捕捉二氧化碳。由實驗結果證明，本研究控制實驗參數如溶劑組成比例THF/DMAC為1/2、PS溶液濃度為20wt%、電壓強度為17.5 kV、進料流速為1.0 mL/h及工作距離為15 cm下所製備之PS奈米纖維薄膜擁有最佳纖維結構與高疏水性(約158°)，但因其耐溶劑性不足故於薄膜接觸器中易發生薄膜潤濕現象，進而導致吸收通量下降。因此為了提升PS奈米纖維薄膜之耐久性，故於PS溶液中添摻適量矽氧烷材料聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)製備出重量百分比40% PDMS/PS有機無機奈米纖維薄膜，相較於PS奈米纖維薄膜其具有超疏水與耐溶劑性，因此能於二氧化碳吸收實驗中擁有高吸收通量(約19×10-4mole/m2 s)，亦可進行長達四天之連續且穩定操作，故於二氧化碳分離與捕捉技術上更具實廠於燃燒後捕捉應用之可行性。

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氨基改質之鋁鎂氧氣凝膠應用於二氧化碳／環氧丙烷之環加成反應

二氧化碳一直是大氣中最需要被解決的主要溫室氣體，近年依然以二氧化碳捕捉與封存(Carbon-dioxide Capture and Storage, CCS)為主要減排技術，但將捕捉到之二氧化碳進行封存已有安全的疑慮，因此近年來許多學者都致力於如何將二氧化碳進行再利用以利於有效減少大氣中之二氧化碳。過去，曾有學者大力研究於二氧化碳與環氧化物之環加成反應，此反應可以利用環氧化物與二氧化碳藉由觸媒合成出具有高經濟效益之環碳酸酯類。 　　因此，本研究將利用環氧化物起始凝膠法製備鋁鎂氧氣凝膠，並應用於二氧化碳/環氧丙烷之環加成反應中，並從實驗結果中找到鋁鎂氧氣凝膠之最佳鋁鎂莫耳比例，但從實驗結果可以發現鋁鎂氧氣凝膠對於環碳酸酯類之產率依然沒有很顯著的效果，所以本研究希望藉由氣凝膠之易改質特性，使其表面進行改質接枝氨基官能基，使氣凝膠可以除了鋁鎂兩樣金屬當作活性點外，多出氨基加入反應，藉此提升環碳酸酯類之產率。而在實驗過程中，我們也探討了不同的實驗參數對實驗結果之影響，並從中找到最佳參數條件為反應溫度150oC、反應時間15hr與反應壓力10kgw。最後，本實驗成功製備出氨基改質鋁鎂氧氣凝膠之異相觸媒應用於二氧化碳之環加成反應中，並將實驗參數最佳化後得到將近99%的碳酸丙烯酯產率觸媒效果。

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聚四氟乙烯表面接枝GMA-r-PEGMA高分子應用於傷口癒合

本研究主旨使用PEGMA與GMA經由自由基聚合所合成之共聚高分子接枝於聚四氟乙烯膜材上, 使膜材表面具有抗生物沾黏性的性質進而防止血液凝結及細菌、組織沾黏並應用於傷口癒合. 藉由調整不同含量PEGMA與GMA合成共聚高分子後進行接枝於進行表面改質, 首先將聚四氟乙烯膜材經由氫氣/氮氣低壓電漿進行表面前處裡, 經前處理後膜材表面產生C-O官能基,隨後將膜材浸入高分子溶液中並放入60˚ C烘箱中反應, 由於GMA上的環氧基於加熱環境中會與膜材表面上的C-O官能基進行化學反應而接枝於表面, 使共聚高分子接枝於表面. 於接枝後進行膜材表面物理化學性質鑑定, 首先使用SEM進行表面結構鑑定以及重量差測量觀察接枝密度, 表面化學性質則使用FTIR及XPS進行鑑定. 接著進行親水性質鑑定, 其結果表示當共聚高分子中PEGMA含量高於50%時能使膜材表面擁有較低的水接觸角(<20˚ )和較高的水合能力(> 3mg/cm2). 當共聚高分子中GMA含量較高時(60%至100%)雖然接枝密度較高(1.8mg/cm2), 但親水性質差(水接觸角> 125˚). 最後進行生物相容性測試, 使用蛋白質吸附、細菌貼附、血液貼附進行鑑定, 其結果證實經改質後之膜材有效提高了抗生物沾黏性質以及改善其生物相容性, 並將具有良好生物相容性之條件的膜材應用於動物傷口模型上觀察幫助癒合之效果.

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利用微波消化水解花生蛋白萃取液之研究

花生為一種重要的油料作物，經過壓榨成花生油後，會產生大量的脫脂種渣，其中含有豐富的蛋白質(50%~60%)，利用種渣可以萃取出蛋白質，本實驗將採用花生之脫脂種渣進行蛋白質萃取及水解之研究，以增加花生之附加價值。 　　本實驗利用正己烷進行脫油程序，在室溫下，花生種渣和正己烷的固液比為1:20(w/v)進行一個小時的實驗，將含油量降至0.77%。接著進行蛋白質萃取，將時間固定為1小時，對固液比(1:6, 1:9, 1:12(w/v))、溫度( 25, 30, 35 ℃)、氫氧化鈉濃度(0.05, 0.1, 0.15 M)三操作變數以回應曲面法分析參數對於蛋白質濃度及蛋白質產率之個別關係和交互作用後對目標函數之影響。由結果可以得知萃取得到蛋白質濃度最大值為79.75 mg/ml，蛋白質產率最大值為90.1%。萃取後進行微波消化水解蛋白質，選定三操作變數分別為溫度(120, 150, 180 ℃)、功率(400, 500, 600 W)、反應時間(30, 60, 90 min)，進行回應曲面法來選定較佳參數，由實驗結果可以得知當溫度為180℃，功率為500W，反應時間為30分鐘時，有最高的小於5 kDa以下蛋白分子量所占的比例為23.8%及最高的小於5 kDa以下蛋白分子量濃度為10 mg/ml。最後經由薄膜過濾濃縮之方式取得5kDa以下小分子蛋白。

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以微波電漿製備超疏水及疏油薄膜於平坦基材之研究

本研究利用四氟甲烷(CF4)與八氟環丁烷(C4F8)混合氣體電漿進行表面鍍膜，提高基材之疏水及疏油特性，探討電漿操作壓力、改質時間、基材擺放位置、基材種類等參數對基材表面疏水及疏油性質的影響。並利用WCA、SEM、AFM、XPS、FTIR等儀器分析表面物理形態與化學組成之變化，搭配電漿放射光譜儀（OES）分析電漿中物種濃度的變化。 研究以微波電漿對玻璃基材進行表面改質，發現改質後表面具有超疏水（~160°）及疏油 (~ 144°) 特性。由FTIR分析中可發現電漿沉積膜有大量之CF2鍵結，再經由SEM及AFM中發現在超疏水之表面會有片狀之結構且粗糙度約25 nm左右，因此推斷表面有超疏水及疏油現象是由於氟碳官能基的鍵結以及表面粗糙度的形成有關。 研究中發現降低CF4/C4F8的進氣流量比會使沉積膜表面之片狀結構消失，而接觸角也會由原本的160°降低至120°左右，顯示表面需有片狀結構將水滴撐起以達到超疏水之要求；最後改變沉積基材，以相同電漿製程參數於銅片、PS以及PP上沉積氟碳膜，以SEM觀察得知，三種不同基材其沉積膜皆具有相似之片狀結構，當PS及PP經由電漿改質後表面不但有超疏水之現象且其透明度良好。

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以薄膜側向流免疫層析法對HLA-A3101基因序列之快速偵測

本研究利用抗體-抗原免疫反應及經修飾配體(ligand)之DNA標的物，進行側向流薄膜試條偵測，並以膠體金顯色進行判讀。於DNA前端引子修飾digoxigenin及後端引子修飾biotin，對HLA-A3101基因序列做專一性偵測。使用金銅合金試管進行PCR反應，在三程序(分別為變性反應、引子黏合反應及延伸反應)為(1,1,1秒)且循環25次的條件下，可以縮短45%之總反應時間。在相同的條件下使用金銅合金試管，進行PCR反應所得之HLA-3101基因序列，在側向流薄膜試條的訊號強度遠遠高於使用塑膠試管所得之訊號。而且金銅合金試管內樣品的殘留量非常低，僅需一次清洗後即可重複使用，並不影響下次實驗。奈米金抗體複合物在pH= 8.5以及抗體濃度為10µg/ml為其最適化條件，可與奈米金粒子達最佳的結合效果。由側向流薄膜試條偵測結果發現，本次實驗的肉眼偵測極限為樣品4.9ng，而經由分析為0.49ng。實驗中另外對引子進行驗證，證明前後端引子對於結果具有專一性。試條再現性部份，使用Intra assay及Inter assay得到變異係數分別為4.6-20.6%與6.5-38.9%，雖然 Inter assay的變異係數較大，但仍然不影響肉眼之判讀結果。

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最佳化奈米金微粒為主的快速側向流免疫法以偵測血清中前列腺癌惡化之生物指標-METCAM/MUC18之濃度

目前針對前列腺癌的檢測所使用的抗原為前列腺特異性抗原(Prostate specific-antigen, PSA)，然而其精確度不夠，其誤診率可達20-25%．是以仍急需用別的抗原，開發一個既快速且又高精確度的檢測方法，以便正確地檢測早期發病之前列腺癌。過去二十幾年之研究，已暗示METCAM/MUC18有高度潛力成為檢驗前列腺癌之生物指標。為達此目標，過去幾年用此抗原及自製的雞抗體發展了ELISA檢驗法(羅杏雯, 2015)，發現血清之METCAM/MUC18濃度與大都之PSA濃度成正比，而且其濃度在前列腺癌患者的血清中高於正常人，可是此檢驗法之手續太繁複，不易為一般人所採用。之後為了要發展一個既快速又簡便的檢驗法，又進一步開發一個用側向流層析法做檢驗(何仲堃, 2016)，此法亦證實：血清之METCAM/MUC18濃度與大多之PSA濃度成正比，而且其濃度在前列腺癌患者的血清中高於正常人，美中不足的是：此檢驗法之再顯性不易，也不為一般人所使用。本研究的目的乃是進一步簡化及最佳化此檢驗法　使其成為一個容易操作、高再顯性、及正確診斷早期之前列腺癌之方法。 本研究先使用西方墨點法證實抗體和抗原間有高的敏感度和親和性，確定了抗體辨認METCAM/MUC18抗原之位置，使之可應用於側向流薄膜試條檢測METCAM/MUC18抗原。試條實驗中使用不同物種的抗體分別為自製抗體Chicken polyclonal antibody anti-middle portion of METCAM/MUC18抗原，Rabbit polyclonal antibody against METCAM/MUC18 與 Mouse monoclonal antibody against METCAM/MUC18。利用側向流訊號欲對兩種不同的重組蛋白(antigen #1(正控)：N-M-GST, antigen #2(負控)：C-terminus-GST) 建立檢測標準曲線，以便應用在側向流實驗中測定人類血清中METCAM/MUC18的濃度。血清來源包含正常男性、前列腺增生的病患與罹患前列腺癌不同階段之患者。 試著用三種方式來發展側向流薄膜試條檢測: 競爭型 、螢光三明治型、及三明治型。在競爭型側向流實驗中發現，使用脫脂牛奶所配製的稀釋溶液和緩衝溶液，因不易流動會出現膠體金殘留在膜上，且用其緩衝溶液進行跑膜時會導致背景值過高。即使保持脫脂牛奶所配製的稀釋溶液稀釋抗體並噴印在膜上，仍出現偽陽性，其實BSA也會帶來較弱的偽陽性(因其濃度較低之故)，代表脫脂牛奶及BSA所配製的稀釋溶液會使各種抗體對C-terminus-GST 及GST抗原產生具有非專一性鍵結，是以放棄使用競爭型做進一步之測試。也放棄使用螢光三明治型，因其亦有類似的問題, 此法仍有待改進。在三明治型側向流實驗中，為了最適化試紙系統，將上述所發生之情況依序一一排除，使用以BSA作為配製溶液之材料而獲得改善，改用BSA作為配製溶液並沒有太明顯之偽訊號，以此最佳條件之下，使用三明治型非但能分辨正及負控之重組蛋白，兔抗體及雞抗體之組合比鼠抗體及雞抗體之組合好很多，其標準曲線有可能用於定量血清中METCAM/MUC18之濃度。然而在此最佳條件下，血清樣品仍無法顯示夠強的訊息足以定量，懷疑血清中之METCAM/MUC18受到其他成分干擾，不易被抗體捕捉到，導致test line 上之訊息太弱。為了突破此困難 ，新開發了一個的新的三明治型側向流薄膜試條檢測法 ，用biotin-rabbit anti-METCAM/MUC18 Ab及streptavidin來放大test line上之訊息: 先把抗原與接金之雞或鼠抗體及接biotin之兔抗體預先在LFB2中混合， 之後使抗原與抗體在冰浴或在室溫作用30或 60分鐘，然後點在樣品墊上，用LFB2跑膜，膜上已有噴印好之streptavidin 在test line及 goat anti-mouse or anti-chicken Ab在control line，用此新開發之三明治型做側向流薄膜試條檢測，發現不但可分辨正及負控之重組蛋白，亦使血清在test line顯示較強之訊息，相信在進一步改進實驗條件至最佳情況之後，以此來定量血清中之METCAM/MUC18濃度，應當指日可待。最後此新開發之三明治型側向流薄膜試條檢測可能發展成為一個快速且精確度高的方法來檢測早期病發之前列腺癌。

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胺官能化氧化石墨烯/幾丁聚醣混成奈米過濾薄膜之研究

為增加薄膜之孔隙度，本研究以PEG 200作為造孔劑，加入PSf高分子溶液中，利用濕式相轉換法製備非對稱多孔隙PSf基材膜。為製備正電荷奈米過濾薄膜，本研究將氧化石墨烯進行胺官能化，使其電性由負電轉為正電，添加於以戊二醛(GA)交聯的幾丁聚醣(CS)溶液，將其刮鑄於PSf基材膜上，製備胺官能化氧化石墨烯/幾丁聚醣(NGO/CS-GA)混成薄膜，應用於奈米過濾分離鹽類水溶液。 本研究探討製膜條件(幾丁聚醣之去乙醯程度、交聯劑濃度、無機材添加量、旋轉塗佈之轉速等)、製膜方式(溶液塗佈法、旋轉塗佈法)、胺官能化氧化石墨烯改質方式(包括偶合劑與胺單體類型)以及奈米過濾操作條件(包括進料濃度、進料pH值、鹽類類型與抗垢能力)對薄膜特性與分離效能之影響。 本研究亦使用全反射傅立葉紅外光譜(ATR-FTIR)分析薄膜與無機材料的化學結構，以場發射掃描式電子顯微鏡(FESEM)觀察薄膜表面與截面之結構型態，利用X射線光電子能譜儀(XPS)分析薄膜的化學組成，以確認薄膜交聯程度變化，以原子力顯微鏡(AFM)實驗觀察薄膜表面粗糙度。 研究結果顯示，包含1.5 wt% CS(DD=80%)、5 wt% PEHA-GO(以CS重量為基準)與0.6 wt% GA(交聯劑)的鑄膜液，以轉速4000 rpm之旋轉塗佈法所製備的薄在具有最佳的奈米過濾效能，其純水通量為8 L/m2h，對MgCl2的阻鹽率為91%，其對無機鹽類的阻鹽率由高至低依序為：氯化鎂 > 硫酸鎂 > 氯化鈉 > 硫酸鈉，此為一典型正電荷奈米過濾薄膜之效能。在抗垢測試實驗中，分別使用正電荷的CTAB與負電荷的BSA的鹽類水溶液做為進料進行測試，PGO/CS-GA薄膜皆具有約90%的通量回復率。

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固定脂肪酶於幾丁聚醣／氧化石墨烯複合膜以製備滲透蒸發型酵素膜反應器

在這注重環保、講究節能省碳的綠色工業時代，酵素工程為近年來著重推廣的綠色技術，而生質柴油更是人類發展多年的燃料能源替代品，因此本研究將兩者結合，運用對環境友善的方式生產對地球無負擔的生質柴油，將脂肪酶的催化特性應用於酯類的水解及轉酯化反應中，本研究重點領域為運用膜反應器將酵素固定化與薄膜技術結合，並接連滲透蒸發達到催化與分離並行的效果，再利用此特性有效合成出生質柴油(FAME)。 本實驗將具有優良生物相容性的幾丁聚醣與表面富含氧化官能基且機械強度甚佳的氧化石墨烯混合製成複合膜，再將皺褶假絲酵母脂肪酶固定化於其表面，探討長時間水解反應下最佳的混合比例及溫度條件，並利用此條件和酵素膜反應器催化三酸甘油酯的水解反應及轉酯化反應進而合成出生質柴油，並透過滲透蒸發達到提升轉酯率的效果，再藉由氣相層析儀檢測分析。 結果顯示脂肪酶固定化於CS/GO1:0.25複合膜在45℃擁有高達96.8%的水解轉化率，高於幾丁聚醣複合膜及表面產生插層的CS/GO1:0.5複合膜，並將此條件應用於三酸甘油酯轉酯化成生質柴油的反應中，結果不但成功轉酯化，而且反應器結合打氣機或滲透蒸發程序還可將轉酯率提升至91.3%及92.1%，也證明此酵素膜反應器之優點與完整系統之應用，期望未來再做改良調整並應用於更多特用化學品之合成反應。

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錫/銅-錳之界面反應

覆晶構裝(Flip Chip)為目前電子構裝中重要技術之一，而其中Cu金屬下凸塊(Under bump metallurgy,UBM)為覆晶構裝最重要的部分，由於此部位與Sn容易快 速反應造成Cu大量消耗，在此期間容易造成柯克孔洞生成(Kirkendall)，其對銲點可靠度，具有負面影響，而添加第三B族元素有助於抑制孔洞生成。本研究主要是系統性探討Mn的添加對Sn/Cu系統的影響，並研究界面反應中所生成之三元相(Ω相)是否為熱力學穩定相。 在Sn/Cu-(10~40)wt%Mn於250oC之液/固界面反應中，當Mn含量為10wt%Mn時發現靠近銲料端，其晶粒皆為細小(Cu,Mn)6Sn5，而基材有大顆Cu6Sn5以及細小(Cu,Mn)6Sn5，探討其反應機制。在400oC之液/固界面反應中，則是發現三元相(Ω相)，利用其原子比例去比較得知Sn、Cu擴散速度較Mn快。 三元相(Ω相)之相平衡實驗確定Ω相為熱力學穩定相，並建構Ω相之XRD繞射峰2theta之位置。其他部分之相平衡決定3個三相區，8個兩相區及8個單相區，而Cu3Sn、Cu6Sn5對Mn最大溶解度分別為6.5at%、4.1at%。MnSn2對Cu之最大溶解度為4.4at%。