工程學科(二)科

不鏽鋼是會生鏽的。它之所以能在一般情況下不生鏽，是因為含有不易生鏽的成分，如鎳與鉻。根據高一所學：鋁的表面氧化層可防止其內部繼續氧化，故我們希望比較其與不鏽鋼的差異。首先取用市面上最常見的三種不鏽鋼：SUS 304、SUS 316和SUS 430，進行分項實驗。第一項為觀察不鏽鋼加熱至不同溫度時的顏色變化；接著依據我們的推測：不鏽鋼表面也有氧化層保護內部，於是設計各種抗氧化試驗並藉物理方法檢測其表面的粗糙度。再來試將其進行生鏽反應，生鏽反應主要肇因於水和氧，而酸液與食鹽又將加劇反應。先將調配後的溶液噴灑在不鏽鋼上遂放置於室溫中，再觀察其變化。由於不鏽鋼表面會產生褐色鐵鏽，因此最後再利用草酸將鏽去除，並觀察其重量變化。

為了尋找環保能源，我們從事回收避震動能的研究：利用簡易材料設計組裝，將避震作用時液壓往復流動所產生的動能，推動威爾斯渦輪發電，成為複筒式液壓避震發電器，並就現有的基礎加以改良，有了新的發現： 1.控制適宜的扇葉盤外徑、葉片數量、葉面阻推點、葉片厚度、通氣比等，可以有效提高渦輪運轉效率。 2.調整發電負載所產生的阻尼強度，可提供不同程度避震強度的需求。 3.複筒式的雙向水流，可以有效提高渦輪轉動的連續性 實測發現：發電負載與避震強度的相互作用，可將避震時消耗掉的動能轉化為有用的電能儲存，過程中還能達到舒適騎乘與環保無碳的目標。可說是小兵立大功，解決能源問題，更帶來舒適與安全。

本研究利用魚鱗含豐富的膠原蛋白和氫氧基磷灰石，製成生物可分解塑膠，實驗過程利用廢棄魚鱗作為原料，加熱後製成魚鱗塑膠，其耐熱度、耐重性、平行拉力及生物可分解性都不錯，但成品質地較硬且空隙較多。為改善其結構，添加海藻酸鈉，解決純魚鱗塑膠無法完整密合的缺點，魚鱗海藻酸鈉塑膠耐熱溫度可達160度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，置於水中三天不被溶解，且生物可分解性佳，7天後可達100%分解。另外添加明膠改善魚鱗塑膠的物性及緻密程度。彈性較佳、耐熱溫度可達170度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，生物可分解性佳，但其疏水性較差。三種生物可分解塑膠比較後，魚鱗海藻酸鈉塑膠在各方面的物性表現較佳。

本作品研究空氣冷淬效應於氮氣常壓噴射電漿碳布改質之影響，改質碳布並應用於聚苯胺-奈米碳管複材超級電容。操作常壓噴射電漿處理碳布時的氣體通過石英管內外流速差造成壓力差(白努力定律)將環境中空氣引入噴射電漿下游同步和氮氣電漿高反應性粒子及碳纖維進行反應。由XPS分析結果，無論有無空氣冷淬，常壓電漿處理有效可改質碳布碳纖維，在碳纖維表面產生含氧官能基且有滲氮效果，改善碳布親水性。無處理碳布具有高水接觸角，電漿處理後水珠完全滲入碳布。引入環境空氣處理的碳布具有較高量含氧官能基，即空氣中氧氣有效參與反應。高親水性的碳布電極可增加和電解液接觸面積，降低介面阻抗，增加電容值。常壓電漿處理可有效增加電容值。

幾丁質是地球上含量僅次於纖維素的第二豐富有機物，而依據台灣漁獲物中重要魚類之非食用廢棄率及廢棄量之統計，以蝦殼為主一年就有5.7萬噸。 本研究實際以「廢棄蝦殼」提煉及去乙醯化後製得幾丁聚醣薄膜。探討如何製作最佳化的幾丁聚醣薄膜為載體取代傳統的ITO玻璃，加入容易取得的染料與電解質合成染敏電池，而電池四周乾燥的幾丁聚醣膜可自然封裝電解液，並探討廢棄蝦殼染敏電池之各種發電效益。 以廢棄蝦殼粉、水、醋酸質量比6：200：1所製成的幾丁聚醣膜容易脫膜、透光度72.4%可作為染敏電池的載體。以氯化鈉為電解液所製得3cm*3cm大小電池的最大電壓0.72 V、電流16.13mA其電功率11.61 mW，經I-V曲線求得轉換效率為0.8％，以單一cell的方式就能使LED燈泡發亮。

我們的研究主要是將身邊隨處可見的蝦殼，取蝦殼中的幾丁聚醣，將幾丁聚醣與聚乙烯醇混合製成薄膜，探討薄膜不同面向的特性，發現就薄膜表面結構來看，在打過氮氣電漿後，出現-NH及-CN基，且PVA比例越高，差異越明顯。混合薄膜中幾丁聚醣比例越高，越疏水。純PVA薄膜經高溫處理後變得親水性增加，若應用於製作塑膠品，在使用後的回收程序，只要加熱即可輕易溶於水。純PVA的應變（延展性）最佳，而PVA與幾丁聚醣比例1：1混合的薄膜可承受的力最大，可運用於抗形變及耐重的材料。有薄膜的不鏽鋼表面，比單純的不鏽鋼表面有更佳的抗腐蝕性，應用於人體內做生醫用途有其潛力。藉由此薄膜的抗腐蝕性和抗張性，或許可應用於改善血管支架外膜的材料性能。

本研究研發一U型光纖生物感測器。進行偵測時，首先將抗原修飾於光纖表面上，再將光纖先後浸泡於模擬樣品及二級抗體(二抗)。隨後，把U型光纖鎖入反應槽中並移至光學平台上導入雷射。最後，在反應槽中通入奈米金粒子溶液，奈米金粒子會與二抗接合，從而附著於光纖表面上，在光纖表面上形成抗原偵測目標二抗奈米金粒子之結構。奈米金粒子的附著改變溶液之折射率，同時也吸收雷射，使訊號的改變更加劇烈，讓此設計得以偵測小型生物分子。 本感測器與時間相關，能以動力學模型計算生物分子接合之解離常數，以低成本、快速、簡易的操作進行抗體篩檢等生物小分子檢驗。同時亦有發展為波導平台，具有模組化、大量檢測的潛力。

本研究利用各項熱性質與舒適性來比較市售涼感衣的優劣，包括熱傳導、熱擴散、熱吸收、Qmax值、吸水性和彈性力，接著比較各纖維差異。比較完後本團隊開始思索如何使涼感衣更涼爽舒適。而市場上的複合功能衣物，如GORE-TEX®布料的透氣排汗與防水功能是利用多層布與薄膜的組合達到效果。受到啟發後開始進行涼感薄膜塗佈實驗，主要是添加涼感礦石粉體於DPU中，再塗佈於織物上。為多方比較，設計了塗佈不同厚度及添加不同比例涼感粉體的實驗組，每一組再進行熱性質和舒適性實驗。最後比較涼感效果、舒適性與經濟效益等各項實驗參數組合，結果顯示最佳條件為：塗佈厚度100μm涼感粉體15wt%。被覆涼爽織物未來可用於春夏季之外套、長褲、床罩、枕頭套、坐墊與躺椅等用途。

本研究針對LED與雷射筆進行探究，並歸納出一些特別的性質，探討通電的特性與類太陽能板的性質。我們意外發現市售綠光雷射筆，發出的光線經光譜儀可以確定除了綠光波長，還有紅外光，綠光雷射筆是由共振腔與增益介質共同組成，對照紅光與藍光雷射筆，發現紅藍光雷射筆就是LED光源，我們以紅藍綠三色的LED燈源以光柵實驗，配合I-V曲線的量測到的閾值電壓，再用本科展所發現的方法可以有系統的細部區別紅光與藍光雷射筆的材料特性。 此外，我們自行製作了LED陣列當作實驗儀器，來測量LED照光的通電I-V曲線。實驗結果所量到的短路電流Isc遠小於一般市售的太陽能電池，是因為LED為了提升發光效率，在PN結的位置有許多的量子井，以利電子和電洞結合放出光子。

為了改善自然界常見的兩種水汙染：有毒色素與大腸桿菌，本研究將活性碳接上鐵磁流體，以低成本的活性碳製作成吸附色素並可回收再利用的鐵磁流體，再將奈米銀摻混在本研究複合物多孔性物質的表面，藉由調控活性碳和不同的銀離子濃度及比例，確定最佳的製備條件，並對其抗菌性能進行測試，以達到回收再利用、改善水資源的目的。 本研究摻混奈米銀粒徑在一固定範圍內溶解析出，因此殺菌力強。在選定的溫度範圍內仍保有磁性，具有回收便利，淨化水質後較無污染等優點；此外，在常溫常壓下保存六個月後，發現其磁力並未明顯消失，不僅具有長期性的利用價值，且成本低廉，未來有極大的潛力能夠廣泛應用於大型住家水塔或泳池殺菌除臭，吸附去除有害物質。