工程學科(二)科

工業中時常會運用噴霧冷卻(圖0.1)，以液滴的潛熱變化冷卻高溫表面。因此為了提升高溫噴霧冷卻的效率，本研究基於過往文獻與（Hsu,2023）共同研究微奈米結構表面ARG上液滴的碰撞運動，並由實驗推論高溫表面蒸氣層和氣泡推力的作用。接著由單一液滴碰撞實驗推導實驗和理論受力模型並進行比較。最後進行單一液滴冷卻實驗並推論連續液滴冷卻實驗結果。本研究發現ARG表面的各運動特性均優於文獻，且利用液滴的受力更全面地了解液滴運動和冷卻效率的關係，更在最後驗證其冷卻效率優於對照組，並發想探討連續液滴冷卻的實驗方法，以更貼合工業上實際的噴霧冷卻。經過此研究，ARG表面能夠實際應用於工業上高溫表面的噴霧冷卻。

本研究利用合成不同形狀TiO2/MnO2/ZnO，藉由改變接觸面積進而提升染料去除率。在初實驗中將9種金屬氧化物與甲基橙/亞甲藍/甲基紫反應，發現TiO2-甲基橙與MnO2-亞甲藍之組合有較好的去除能力。在改變反應溫度的實驗中，TiO2-甲基橙之去除率隨著溫度上升而降低，當中以25℃ 海膽形表現最佳，而在MnO2-亞甲藍的反應中，則以海膽形在25℃時表現最佳。最後改變染料溶液的pH值，發現TiO2海膽形在pH5.7時表現較佳，MnO2則是在低pH時有較高的去除率，推測該結果與顆粒零電荷點及染料pKa值相關。透過BET與PL分析，TiO2海膽形及MnO2海膽形有較佳的比表面積與氧化能力，故整體去除效果最佳。此外本實驗亦利用LC-MS驗證反應的確成功分解染料，且利用生物試驗證實處理後之溶液對生物毒性明顯降低。

本實驗我們主要使用LED燈做為光源來對比接近太陽光波長的白熾燈，並使用碘液對比I- /I3- 電解液。我們發現當二氧化鈦膜燒結溫度在300~450度間以及當二氧化鈦膜面積為5cm2、浸泡於染料時間20分鐘時效果為最好，便在後續變因下維持這些因素。此外，我們也自行萃取出花青素、葉綠素、兒茶素三種天然染料來做比較，並透過太陽光能轉換效率公式計算出電池效率嘗試找尋效果最好的天然植物，後續也以此為根據嘗試了混和不同染料。同時，我們藉由觀測LED燈與近似太陽光波長的白熾燈照射下的結果來進行電池性質的比較。

不鏽鋼材（SS）表面改質與優化可提升抗蝕性，故極具應用價值，目前多使用昂貴合金或低成本的塗層方法。電漿沉積為先進塗層技術，其所發展的聚矽氮烷薄膜可提升抗蝕性，但表面疏水性限制其應用範圍。本研究以CF4電漿改質不鏽鋼材表面的聚矽氮烷，以調控表面之親、疏水性。浸泡模擬體液發現最佳化製程條件為：流率10 sccm、功率30 W、工作壓力80 mTorr之CF4電漿處理ppHMDSZ聚矽氮烷1分鐘，將薄膜改質為親水性並維持94%抗蝕性。分別在體液與海水環境，改質後薄膜仍具抗蝕性與親、疏水穩定性，且表面可抗蛋白質沾黏。本研究結果可發展為風機水下結構之抗蝕材料，此親水表面於金屬醫材應用亦具突破。

廢棄蛋殼易產生惡臭，蛋殼含98.4%鹼性物質CaCO3；經攝氏900度焚燒的蛋殼XRD分析主要成分為CaO，拌入土壤測得排出的水pH值達12.09造成植物難以生長。本研究以蛋殼鋪在土壤當肥料的小白菜萌發率較好。膠水與蛋殼粉1:1製造出環保的蛋殼紙與市售A4紙張的性狀與著色度比較兩者皆佳；球磨三小時之蛋殼粉末可加入再生紙取代15%的原料。蛋殼粉加入釉藥中能取代原料達36%且在攝氏1230度燒成下，釉面莫氏硬度皆達7~8之間；在釉面耐酸鹼測試中，釉式中僅含石英3%的釉式在加入24~36%蛋殼粉燒成的釉面均會被酸鹼汙染變色且表面變粗糙，釉式中含石英9%釉面耐鹼測試中，加入24~36%蛋殼粉製成的釉面均無汙染變色，製成的食器釉面經SGS檢驗符合臺灣食器法規亦可作為環保的再生建材磁磚釉面。

鋁離子電池材料的性質優於其他二次電池。我們將SP-1和活性碳混合，製成不同比例的陰極，進行充放電測試。結果顯示，SP-1能增加充放電容量，而活性碳僅增加充電容量。XRD和拉曼分析顯示，SP-1具有良好的插層能力，而活性碳的強吸附能力使電子難以從陰極釋放，因此對放電的影響不明顯。 實驗中，我們將電池的充電電壓設為2.4V，但有些電池只能達到1.2V。在剪開這些電池後，我們發現其隔離膜上的漿料覆蓋較少，推測是由於Ni-bar的厚度使隔離膜與碳紙之間存在空隙。經過調整後，情況有顯著改善。 最後，我們將四個電池組合，透過太陽能板充電，成功使3V的馬達運轉，證明我們的太陽能充電模組是可行的。