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評估高折射率低玻璃轉移溫度Bi2O3-P2O5-GeO2/B2O3玻璃模造之可行性

模造製程可用於製造非球面透鏡。而高折射率的光學玻璃鏡片可以減少玻璃的體積，廣泛應用於手機、攝影鏡頭等訴求輕薄短小的可攜式裝置。相較其他常見的光學玻璃，鉍酸鹽玻璃具有低玻璃轉移溫度及高折射率。 本研究選用Bi2O3-P2O5-GeO2(A系統)及Bi2O3-P2O5-B2O3(B系統)兩種玻璃系統中具高折射率且低Tg的玻璃進行熱壓實驗，觀察固定黏度下加壓時玻璃的變形情形，且觀察與不同成份的玻璃熱壓得到的基板(碳化鎢及非晶質碳)，討論其沾黏的程度及原因。 另外玻璃在低於DTA起始結晶溫度下進行熱處理，以得該玻璃可進行的熱處理溫度及時間範圍。增加模造鉍酸鹽玻璃可能性的評估。

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成份對Bi2O3-P2O5-B2O3基玻璃的光學透光率及熱穩定性的影響

近年來，高折射率玻璃受到重視。利用模造的方式，可製備非球面，高的光學精密度的玻璃。相較於其它玻璃系統，鉍酸鹽玻璃具有高折射率及較低的玻璃轉移溫度等優點。但鉍酸鹽玻璃缺點是具有顏色。此缺點限制了其在光學元件方面的應用。 本研究的方法為透過添加過渡金屬離子補色、提高P2O5含量及成份和原料改變的方法，希望能達到為鉍酸鹽玻璃消色的目的。實驗顯示：在原為淡黃色的鉍酸鹽玻璃中添加過渡金屬離子時，FeO、CuO及Cr2O3無法產生互補色(藍色)。添加BaF2能降低熔製溫度及提高穿透率。添加CoO或同時添加CoO及BaF2的補色效果很好。磷酸鹽玻璃有較佳的紫外光區穿透性。提高P2O5的含量可以使鉍酸鹽玻璃的紫外光-可見光區的截斷波長移向短波長，減少可見光區的吸收，使得玻璃的顏色變淡，但缺點是玻璃的形成能力降低。

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於酚醛基與碳基複合材料中導入奈米碳管或奈米碳纖維之機械性質研究

奈米碳管(Carbon nanotubes, CNTs)與奈米碳纖維(Carbon nanofibers, CNFs)因具有優異的力學性質而被廣泛地研究，因此本實驗試著研究添加CNT或CNF於酚醛樹脂內，並以真空袋熱壓成型法製作成CNT或CNF強化碳纖維布/酚醛樹脂基複合材料，並且於保護性氣體下經過碳化與石墨化處理後製作成碳/碳複合材料；此外，也試著製作CNT或CNF強化酚醛基或碳基的兩相複合材料。分別將以上製作的試片經過三點抗折測試後，探討CNT與CNF添加量對複合材料機械性質與破壞行為所造成的影響。實驗結果顯示，加入CNT (直徑為10-20 nm) 0.3 wt%可提升碳纖維布/酚醛樹脂基複合材料25.8 %彎曲強度與35.6 %彎曲模數，而添加CNF 0.3 wt%可分別提升複材彎曲強度與彎曲模數40.3 %與29.8 %；這是由於添加了CNT與CNF可增強複材的層間剪應力，所以能進一步提升複材的機械性質。添加了0.5 wt% CNF的碳纖維/碳基複材經2000℃熱處理後，可使得彎曲強度提升16.7 %；這是因為在2000℃時，CNF會使得複材內碳纖維與碳基材間具有適當的界面強度，因此才能提升碳/碳複材的彎曲強度。添加CNT與CNF的碳/碳複合材料經2000℃熱處理後，會發現到石墨柱狀結構包覆CNT與CNF生成的情形，此石墨柱具有高度的碳層排列結構，且添加CNT複材其生成石墨柱的數量遠大於添加CNF，這是因為CNT與CNF結構不同所以此石墨柱結構較易在添加CNT的碳/碳複材中產生。此外，碳基材經1400℃熱處理後會於其內部孔洞發現到奈米碳薄片的生成，且隨著熱處理溫度提升碳薄片的厚度也隨之增加。對於兩相複合材料而言，添加CNF 0.5 wt%所製作的酚醛基複合材料，提昇了基材9.0 %的彎曲強度；對0.5 wt%的添加量而言，添加CNT與CNF均可提升複材的彎曲模數。經1000℃與1400℃熱處理後，添加CNT比CNF可得到較高的彎曲強度。而在CNT強化的酚醛基複材中加入具面活性劑，十二烷基苯磺酸鈉(NaDDBS)，且經過2000℃與2400℃製成碳/碳複合材料後，可獲得高於碳基材的彎曲強度值。

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電漿後處理對類鑽碳膜表面性質及血液相容性之影響

本實驗以電漿輔助化學氣相沉積系統沉積類鑽碳膜，觀察氫氣及氬氣電漿在沉積碳膜後轟擊試片表面對碳膜表面特性以及血液相容性的影響。實驗分別以表面輪廓儀量測膜厚，拉曼光譜儀分析碳膜結構，原子力顯微鏡量測碳膜表面粗糙度，水接觸角分析儀量測碳膜表面親疏水特性來觀察碳膜表面特性。血液相容性測試分別以二喹啉甲酸蛋白質分析法（Bicinchoninic acid protein assay，BCA assay）分析碳膜表面白蛋白/纖維蛋白之吸附比，利用掃描式電子顯微鏡觀察血小板於碳膜表面的貼附情況，並以MTT進行細胞相容性測試。 實驗結果顯示，隨著電漿後處理時間的增加，所沉積出來的類鑽碳膜表面粗糙度以及沉積膜厚都會下降。實驗結果也發現，電漿後處理時間越久，碳膜表面的sp2比例，膜表面疏水性，白蛋白以及纖維蛋白的吸附量也都會增加。使用氬氣電漿後處理的碳膜，在後處理時間達十五分鐘時達到最高的白蛋白/纖維蛋白吸附比；使用氫氣電漿後處理的碳膜，在後處理時間一分鐘達到最好的白蛋白/纖維蛋白吸附比。不論類鑽碳膜是否經過電漿後處理，碳膜的毒性反應都很低。經過電漿後處理的類鑽碳膜在浸漬於血小板中180分鐘後，血小板的貼附程度有明顯增加。

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以Y２O３-Al２O３-SiO２系玻璃燒結碳化矽的研究

本實驗以非反應液相燒結法製造碳化矽複合材料。首先將碳化矽粉末與添加劑粉末混合，再以50MPa壓成圓盤狀生胚，之後以1200~15000C常壓燒結胚體，並比較碳化矽加入不同添加劑後之試片強度、密度之關係。結果發現添加Y2O3-Al2O3-SiO2、Y2O3-Al2O3-SiO2-CaO、市售Ca-Al-Si-O系玻璃之SiC試片皆無法使碳化矽有效的緻密化。另外用低熔點的市售Ca-Al-Si-O、Mg-B-Si-O系玻璃作為添加劑，以熱壓方式於7500C進行碳化矽燒結，探索低溫緻密化的可能，結果也不甚理想。 以常壓13750C燒結SiC+30vol%Y2O3-Al2O3-SiO2的試片具有最佳抗壓強度71MPa，試片體密度為1.9g/cm3。以熱壓7500C燒結添加30vol%Mg-B-Si-O的試片，具有抗壓強度26MPa，體密度為2.2 g/cm3。低溫熱壓之試片的體密度較常壓燒結之試片高，但強度較低。

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以PU模板製作網狀多孔氧化物陶瓷

本研究使用經NaOH浸蝕處理後之聚氨酯(polyurethane) 海棉(每英吋4~6個孔洞)為模板，以含浸方式披覆Al2O3、ZrO2、Al2O3-20vol%ZrO2陶瓷漿料並以噴氣法、預置擠壓法除漿後，兩段式升溫至1450℃燒結兩小時以製備網狀多孔陶瓷。調整漿料濃度並調整酸鹼值pH=4時，可控制陶瓷披覆量與黏度。實驗中，可含浸的漿料黏度為0.1~81.3Pa‧s之間，在此範圍下ZrO2漿料受限於濃度過低(10~15vol%)，於本研究中不適用於披覆製作網狀多孔陶瓷; 0Al2O3漿料黏度適合披覆程序的濃度區域介於25vol%~ 30vol%(6.85~81.3Pa‧s)，可製作出擁有抗壓強度0.2 MPa的試片。使用Al2O3-20vol%ZrO2混合漿料濃度控制在30vol%，粉末披覆量達2.9cm3/g PU，可燒結出抗壓強度為0.41MPa的網狀多孔陶瓷。將PU海棉支柱形狀經由225℃熱處理鈍化尖角後，以此模板製作Al2O3-20vol%ZrO2之試片抗壓強度達到1.6MPa為本實驗製作最佳結果。

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退火處理溫度對AISI 316L不銹鋼披覆TiN薄膜特性影響之研究

本研究利用陰極真空電弧(Cathodic arc deposition, CVD) 沉積系統，配合使用N2反應氣體與Ti靶來沉積TiN薄膜於AISI 316L不銹鋼基材上。實驗後使用退火溫度做為實驗參數，然後進一步分析各鍍膜結構、特性(包括粗糙度、化學組成、附著性)以及進行TiN鍍膜退火前後之極化腐蝕、浸泡腐蝕、及磨耗試驗，以探討各組參數下對於AISI 316L不銹鋼表面性質之影響。 實驗結果顯示，經過表面披覆退火TiN薄膜，可以有效地提升AISI 316L不銹鋼的耐腐蝕及耐磨耗等性質；在耐蝕性方面，由極化及浸泡結果發現，披覆膜層之基材，耐腐蝕性質皆能夠獲得提升，尤其是退火溫度500℃之TiN鍍膜所提升效果最為優異；在耐磨耗方面，由於在退火溫度500℃之TiN鍍膜之參數下所沉積之薄膜具有較高H/E值，且附著性較好，因此有最佳的耐磨耗性。整體來說，AISI 316L不銹鋼經過表面披覆退火後之TiN薄膜，可以有效提升未退火之TiN薄膜各方面之特性。

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富鋰相層狀結構正極材料之製備與特性研究

以Pechini法合成複合相層狀結構之xLi2MnO3‧(1-x)LiMn0.9Cr0.1O2 (0.1 ≤ x ≤ 1 ) 鋰離子二次電池正極材料粉末。以 ICP-OES、XRD、EA、SEM分析合成粉末之組成、結晶結構、碳含量及表面形態，以循環充放電測試分析不同組成之正極材料粉末之電化學特性。由XRD分析結果可得知，其生成粉末主要為 o-LiMnO2、m-LiMnO2、r-LiMnO2和m-Li2MnO3相的結構。以30、300、和1500 mA/g之電流密度下進行循環充放電，以xLi2MnO3‧(1-x)LiMn0.9Cr0.1O2 (x = 0.5)為正極的鈕釦型電池之可逆比電容量可分別為 201、140、和115 mAh/g。經以氧化鋁和氧化鋅進行表面改質以改善此種正極材料的結構、可逆比電容量及循環充放電穩定性。發現以氧化鋅表面改質的xLi2MnO3‧(1-x)LiMn0.9Cr0.1O2 (x = 0.5)材料在30、300、和1500 mA/g循環充放電電流下之可逆比電容量分別為 280、200、和150 mAh/g。此外，並與MCMB負極組裝成全電池進行相關該電極材料的電化學特性探討與評估。

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鋰離子電池硬碳負極材料製備與特性分析

以酚醛樹脂及高粱殘渣為原料，分別在氮氣氣氛下，經由700oC 至1000oC的溫度碳化1小時。利用元素分析儀、X光繞射儀、掃描式電子顯微鏡、拉曼光譜分析儀等儀器，對碳化後所得到的粉末樣品進行物理特性分析，並測試其充放電之電化學特性。X-Ray結果顯示，酚醛樹脂及高粱渣皆為典型的硬碳原料。在X-Ray和元素分析的結果中，可以觀察到少量矽和氧化矽存在於高梁渣製成之碳材中。在電化學特性方面結果顯示，由高梁渣製得之樣品中，以經700oC碳化後的樣品具有最高的初充電電容量，但也具有最大的初始不可逆電容量以及最明顯的電量衰退現象。在酚醛樹脂碳化後的樣品裡，700oC的熱處理溫度同樣也有最高的初充電電容量273 mAh/g。酚醛樹脂和高粱殘渣在高於900oC的碳化溫度下製得之樣品沒有循環充放電衰退現象，但第一圈之不可逆電容量仍然偏高。

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304不銹鋼利用陰極電弧沉積Ti-C-O及Cr-C-O之微結構與特性研究

本研究將Ti靶及Cr靶各通入CO2反應氣體，並利用陰極電弧沉積(cathodic arc deposition)系統分別沉積Ti-C-O 及 Cr-C-O薄膜於AISI 304不銹鋼基材上，在Ti-C-O膜層的主要鍍膜參數為控制CO2氣體的工作壓力，而Cr-C-O 膜層則是改變基材偏壓及CO2氣體流量；鍍膜型態及結構利用XRD、SEM、TEM等進行確認，膜層的特性分析則包括硬度、磨耗性、附著性及耐濕式沖蝕性實驗，並與基材在同樣實驗條件下比較表面改質前後各特性之差異。 由實驗結果顯示，與其他工作壓力條件相較之下，當通入CO2氣體在工作壓力5mtorr時，Ti-C-O膜層中能獲得TiC及DLC混合相的結構，此膜層具有最佳附著力(HF1)，最低的表面粗糙鍍(Ra: 0.17μm)，以及最高的硬度(18 GPa)；而Cr-C-O膜層沉積方面，在40sccm-150V條件下合成之Cr-C-O膜層，則有最佳附著性(HF1)及最高H/E值，與AISI 304不銹鋼基材相比，在耐磨耗及沖蝕性皆具有改善之效果。