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Item 下肢外骨骼機器人應用於巴金森氏病病患坐站輔助之研究(2023) 吳昱承; Wu, Yu Cheng本論文「下肢外骨骼機器人應用於巴金森氏病病患坐站輔助之研究」旨在開發一可輔助巴金森氏病病患坐站行為之下肢外骨骼機器人。本研究基於人體生物力學設計一下肢外骨骼機器人，其具有主動髖膝關節及被動踝關節，並提出機器主動模式以及穿戴者主動模式輔助巴金森氏病病患坐站轉換。在機器主動模式下，首先建立下肢外骨骼機器人坐站的動態模型，作為基於模型之下肢外骨骼機器人的輔助控制設計。本文所提出之輔助控制是以力矩觀測器為基礎之自適應模糊滑模控制器，該力矩觀測器可估測穿戴者對下肢外骨骼機器人的出力，減少外部干擾，以實現機器主動模式下的坐站軌跡追隨控制。在穿戴者主動模式下之坐站輔助，建立以足底壓力為輸入之阻抗模型，並應用基於力矩觀測器之自適應模糊滑模控制器，實現穿戴者主動模式下的阻抗控制。最後以初期巴金森氏病病患為對象，探討下肢外骨骼機器人之主被動坐站輔助之實現。結果顯示，本研究所提出之基於力矩觀測器之自適應模糊滑模控制器應用在下肢外骨骼機器人之主被動坐站輔助，可有效輔助巴病病患在坐站轉換動作，並可減少能量消耗及維持穩定性，未來將有助巴病病患之生活輔助。Item 添加陶瓷粉末高分子複合材料在兆赫波範圍之光學特性與應用研究(2022) 彭欣誼; Peng, Hsin-Yi由於兆赫波(THz)技術的快速發展，同時也需要進一步探索兆赫波系統各種應用的前瞻性，相關的元件及設備將不可或缺。為了尋找最適合用於兆赫波技術的材料，在本研究中選用3D列印常用的材料分別為Acrylonitrile butadiene styrene(ABS)、Polyamide(PA)、Poly Lactic Acid(PLA)及光固化樹脂，將其分別與不同重量百分比的陶瓷粉末混合，並藉由量測兆赫波時域光譜(THz-TDS)觀察在不同添加比例陶瓷粉末時吸收係數與折射率的改變。本實驗嘗試固定高分子粉末探討改變添加陶瓷粉末比例對兆赫波光學特性的影響。以PLA、PA粉末和光固化樹脂為基底分別混和10 wt%、20 wt%、30 wt %、40 wt%和50 wt%石英粉末，隨著添加的石英粉末比例提高，吸收係數會隨之下降，折射率也隨之提升；其中添加50 wt%石英粉末的樣品降低最多吸收係數，提升最多的折射率。為探討高分子材料添加不同陶瓷粉末後，其兆赫波光學常數的改變，本研究固定以ABS粉末為基底，混合不同陶瓷粉末。此部分分為兩組實驗，一組實驗使用鍛燒稻殼灰質(RHA)還原的SiO2，探討不同溫度製備的RHA其兆赫波光學特性的差異。本研究將ABS粉末混合50 wt%不同溫度製備的稻殼灰質樣品量測兆赫波時域光譜。另一組實驗則將ABS粉末分別與鍛燒1000℃前後Al2O3、SiO2、ZrSiO4和石英粉末混合，在0.5 THz時，混合50 wt%鍛燒後的Al2O3粉末樣品有最低的吸收係數3.40，在1 THz時，混合50 wt%鍛燒後的石英粉末樣品有最低的吸收係數9.17。混合50 wt% ZrSiO4粉末有最高的折射率，在0.5和1 THz時分別為1.81和1.80。為實現將陶瓷粉末添加於3D列印材料之中，在分析各3D列印技術的優缺點後，選用以光固化之技術製作透鏡。依據兆赫波時域光譜量測的結果，考量其可列印性及列印後的表面粗糙度，最後以光固化樹脂混合30 wt% Al2O3為材料來設計與製作兆赫光學透鏡。本研究分別製作了直徑50 mm焦距50 mm和100 mm的平凸透鏡，並以VDI公司開發的商用成套系統量測自製透鏡的聚焦效果與光斑大小，量測結果顯示其透鏡具有聚焦功能且符合焦距較短的透鏡光通過後發散較快的趨勢。以刀口法量測光斑大小，焦距50 mm的透鏡x方向的直徑為4.08 mm，y方向為3.89 mm；焦距100 mm的透鏡x方向直徑則為4.24 mm，y方向為4.05 mm。因此，添加陶瓷粉末於3D列印材料為提升折射率及降低吸收係數有效的方式，且可應用於3D列印技術，改善以3D列印技術製作THz的元件效能。Item 一種同軸線上滾印技術於微奈米陣列銀線之滾印研究(2023) 黃建達; Huang, Chien-Ta具可彎曲、高導電率及高透光率的微奈米級銀導線適用於光電產業及客戶導向的電子產品場合。本研究提出一種「同軸線上滾印技術」應用於透明PET膜上，製造微奈米級超高細長比銀線陣列電路。同軸線上滾印系統採「軸對稱式低重心設計」，並將切削與滾印兩主要機構設計於同一系統，可使微滾齒陣列模具切削與微奈米銀線陣列滾印都在相同的座標系統及相同的軸心上作業，意謂最高同心精度的微滾齒陣列具最小的偏擺量，故可得最細且規律平行或規律彎曲的銀導線陣列。為提供微量且定量的銀漿供給，銀漿供給機構採精密微細螺紋設計，銀漿能不斷地精準輸入梳狀微流道陣列，塗佈於微滾齒陣列模具上，確保長距離滾印不會斷漿。藉由控制切削技術以改變微滾齒模具的表面粗糙度，可創造出銀漿在模具上的接觸角大於銀漿在PET膜上的接觸角，使銀漿容易脫模轉印至PET膜上。為獲得最細銀線寬度，導入雙變數的刮板擺設函數、最適刃地寬度、最小刃地間隙與無縫滾齒滾軸等設計。實驗結果發現，在同軸滾印模式下，微滾齒刃地在5 µm的寬度、1 µm的間隙及Ra6 nm的表面粗糙度條件，銀漿液滴的內聚力與附著力能獲得平衡，具有最窄及最佳的匯聚能力，可得最細的銀線寬度。驗證的微奈米銀線(寬5 µm，厚1 µm)具超高細長比、規律、高筆直度與高一致性，並能切確地驅動LED裝置，顯示同軸滾印技術具高精度及高可控制性。此外亦提出穩態簡諧伺服運動切削，以原位斜進精切削製作波浪狀微滾齒陣列刃地，滾印長100 mm, 寬35 µm之波浪型微奈米銀導線。直線與波浪型微奈米銀導線之導電膜均具高導電率(σ=1.94x106 S/m, σ=1.77x106 S/m)及高透光率(T=90.5 %, T=89.9 %)，均優於商用ITO導電膜(導電率σ=9.26×105 S/m, 透光率T=78.3 %)，達到透明導電薄膜基板的電路佈線取代ITO導電薄膜之目的。Item 基於深度學習與技術分析指標預測股市買賣點(2023) 鄭邦廷; Cheng, Pan-Ting股票交易市場是由各種金融機構和投資者組成，用於買賣股票和其他金融產品的交易活動。市場的主要目的是提供一個公平、透明和有保障的交易環境，促進股票和其他金融產品的流通。而參與者包括投資者、證券公司、投資銀行、基金、保險公司、政府機構等。投資者可以通過股票交易市場進行交易，包括股票、債券、期貨等各種金融產品。證券公司、投資銀行等機構則負責為投資者提供證券交易相關的服務和產品。然而投資並不是穩賺不賠，以股票來說，其價值可能伴隨著公司業績表現、總體經濟變化，乃至各種政治因素而有波動。這代表著投資者必須去注意這些市場上的各種外在條件去對自己手中的投資標的去做調整，並無一精準的判斷條件。縱使在許多的外在條件影響之下，歷年仍有許多研究希望能藉由各種方式來判斷進場買進和獲利了結的方法甚至到未來股價的判斷。股票交易的獲利方式在於買進及賣出所產生的價差，但每個投資者所買進及賣出的位置不同，即代表各項因素不同，因此買的價格過高則會有套牢的風險，或者買進後遲遲沒有往上漲，因而賠上交易和時間成本。因此，如果可以藉由調整進出場條件及發動策略去預測未來走向，使我們可以更敏銳的判斷價格變化，就可以在價格即將變化時進場，並且賺取其中價差。在各種因素影響的情況之下，股票的進出場訊號可視為一非線性的時序訊號。而人工智慧在非線性模型的表現相當優秀，尤其是在處理大量複雜的數據時更顯突出。本論文希望配合著股票的技術分析及回測過的數據結合人工智慧達到預測未來買賣點位之目的，以強化並優化進出條件，進而增進投資報酬率。Item 基於深度學習之職安監測系統開發(2023) 王千瑞; Wang, Chien-Jui在台灣，每年施工造成意外的比例與職業傷害皆位居前茅，對勞工的生命與產業的生產力造成重大影響，其中勞工不安全行為是意外發生的首要原因。防制此行為的傳統方式是在施工現場架設監視器或派人監工，但由於人力問題，監督的效果與效率並不理想，基於此本研究開發以深度學習為基礎之職安監測系統來協助施工現場的職安管理。科技的進步大幅提升影像辨識能力與速度，本研究利用經過模型架構優化和訓練過程優化的新穎物件偵測器YOLOv7，針對施工現場影像進行訓練並建立職安狀態辨識模型後，對施工中的影像進行偵測，將未符合職安規定的事件篩選出來，最後將辨識結果以LINE Notify即時通報。與YOLOv5演算法進行比較，YOLOv7模型在演算法有改進之外，本研究透過訓練資料集的修正與增加以及模型的重新訓練等方式改善職安監測系統的辨識能力，使模型的mAP提升了約4%。本研究所建立的辨識模型在訓練階段的最佳mAP@.5高達0.98，此高mAP@.5表示可減少誤報與漏報情況的發生。誤報率太高會造成現場施工的困擾，並對通報失去信心;漏報率太高代表違反職安事件的偵測效果不彰，此將影響即時預警的功能。高mAP@.5所帶來的效益將提升施工現場的安全管理，減少意外的發生，強化本研究在產業實務應用的可行性與價值性。Item 釩金屬有機框架應用於可撓性二氧化氮感測器之研製(2023) 黃兆溎; Huang, Jaho-Guei石化燃料的不完全燃燒以及汽機車的排氣是大氣中NO2之主要來源，長期吸入NO2會對人體帶來嚴重且不可逆的為害，故需要開發一種能即時監控NO2濃度的氣體感測器。本研究以釩作為金屬離子，對苯二甲酸(Terephthalic acid, PTA)和均苯四甲酸(Pyromellitic acid, PMA)作為有機配體(Organic ligand)，透過改變水熱法之加熱溫度(120 °C與150°C)，分別製備出四種釩金屬有機框架(Metal organic framework, MOF)作為感測材料，分別為V-MOF120(PTA)、V-MOF150(PTA)、V-MOF120(PMA)和V-MOF150(PMA)。將這些材料塗覆在聚醯亞胺(Polymide, PI)薄膜以CO2雷射誘導石墨烯(Laser-induced graphene, LIG)的指叉電極表面，完成可撓式氣體感測器之開發。將四種感測器在室溫100 ppm的NO2氣體濃度下進行檢測，V-MOF120(PTA)展現794 %的高響應，高於V-MOF150(PTA)的751 %、V-MOF120(PMA)的338 %和V-MOF150(PMA)的424 %。其中，以PTA作為有機配體所製備的感測器，平均響應值為770 %，優於PMA感測器的平均響應值381 %。V-MOF120(PTA)在五次的連續循環下平均響應值為800.8 %，平均響應時間與回復時間則分別為230秒和39.8秒，說明其具有良好的穩定性與重複性，且在1 ppm NO2氣體下仍具有83 %的低LOD響應性能。此外，V-MOF120(PTA)感測器的濕度測試發現，在溼度40-60%的變化時響應值影響不大，而在100 ppm的乙醇、甲醇、和丙酮環境下，響應值則分別僅有–220 %、–200 %和–100%，對比於NO2氣體794 %的響應值，展現其具有不錯的氣體選擇性。最後，對氣體感測機制進行探討，且將本實驗結果與文獻進行比較，證實本研究所製備的V-MOF120(PTA) 在開發實用的室溫型NO2氣體傳感器展現極佳的應用潛力。Item 一種急跳度精微電解技術應用於高溫耐蝕合金之微孔型結構製造研究(2023) 邱繼賢; Chiu, Chi-Hsien本研究旨在開發一種電極具急跳度運動模式的精微電解技術，應用於高溫耐蝕合金的微孔型結構之製造研究。直徑Ø 150 μm以下具倒錐、內擴及內縮等特殊微孔型結構，適用於高壓流體輸送的微噴嘴或微流道，以便提升其噴射壓力，這類的噴嘴材料傳統加工技術很難製作。本研究提出一種「急跳度精微電解」技術，藉由電解電極於微直孔內的急跳度位移運動，於電解間隙中創造出不同的電場強度，以改變孔壁的材料移除率，製造出特殊微孔型結構。實驗規劃首先以直徑55 μm微細實心的碳化鎢鑽針製作電解電極，透由真空鍍膜披覆一層膜厚5 μm的派瑞林(Parylene)絕緣層，然後將電極端面的絕緣層磨除以與孔壁產生電場。電極在微孔中心位置以旋轉方式，在不同的正負值急跳度運動模式下，由微孔下端緩升至上端，隨硝酸鈉電解液由下而上的沖流運動，孔壁材料會因電解間隙不同的電場強度而發生不同的金屬溶解率，進而創造出各式特殊的微孔造型。研究結果顯示，當急跳度J= +0.00002 mm/s3及電流I=13 mA時，可製造出錐率0.130的倒錐微孔型結構；急跳度J= ±0.00002 mm/s3及電流I=16 mA時，可得錐率T為0.0470及- 0.0731之沙漏型內縮微流通道；反之，急跳度J= ∓0.00002 mm/s3，錐率T為- 0.1485及0.1510之鼓脹型內擴微流通道。這些微孔型結構皆具高同軸精度與高對稱精度；比起放電加工技術，電解加工的微孔孔壁沒有凹凸不平的放電坑，故可大幅降低高壓流體的流動阻力，非常適於如柴油引擎的高壓噴嘴之燃油輸送與霧化，提高燃燒效率；或適用於生醫體液傳送，藉由重力使細胞沉澱於流道凹陷處，達血液細胞分離效果。研究證實，所提技術能為特殊微孔型結構的製造，提供另一種高效且無切削力與無熱應力的加工技術，深具商業化潛力。Item 氧化鋁基覆蓋層應用於氧化鋁鉿鐵電記憶體與電晶體之製程整合與元件電性探討(2023) 温鎮豪; Wen, Chen-Hao本研究探討單層氧化鋁與不同沉積比的氧化鋁鉿材料於氧化鋁鉿鐵電電容元件之覆蓋層效應，以及比較不同製程條件下之鐵電電容和電晶體特性。在實驗上，我們製備四種條件鐵電電容，使用純氧化鋁覆蓋層與三種不同沉積比的氧化鋁鉿覆蓋層應用於氧化鋁鉿鐵電電容，並於實驗完成後進行電容和電晶體元件電性量測。從實驗結果發現，純氧化鋁覆蓋層能增強氧化鋁鉿鐵電電容的鐵電極化特性，相比於採用氧化鋁鉿覆蓋層，在低量測電壓3.0V下，也有最優異的鐵電極化特性，兩倍殘餘極化值為16 μC/cm2，以及最佳的電荷儲存能力，在100 kHz的操作頻率下，電容值為381 pF，同時能抑制漏電流 約1個數量級。在元件耐久度方面，在量測電壓為±4.0 V條件下，經過4.5×107個循環後仍能保有16 μC/cm2的兩倍殘餘極化量，其鐵電記憶體能具有較佳的儲存性能與更低的功耗表現。而鐵電電容元件採用氧化鋁鉿覆蓋層，則是在低電壓下能些微增強氧化鋁鉿鐵電電容鐵電極化特性，但是將電壓加大後，反而降低氧化鋁鉿鐵電電容鐵電極化特性。此不理想鐵電效應推測是與三元氧化鋁鉿覆蓋熱穩定性不佳，容易在退火過程產生過多界面缺陷有關。在類神經方面，純氧化鋁覆蓋層條件與氧化鋁鉿覆蓋層條件的非線性度皆小於1，其中純氧化鋁覆蓋層條件與沉積比1：9的氧化鋁鉿覆蓋層條件分別為0.58、0.51，更適合應用於類神經網路架構。在鐵電場效電晶體部分，相較於氧化鋁鉿覆蓋層條件，純氧化鋁覆蓋層之鐵電場效電晶體擁有較佳的開關特性，其最小次臨界擺幅為79 mV/decade、開關電流比為1.9 x105，以及響應速度也較優異，轉導值 為7.6 x10-5 mS。Item CO2雷射誘導石墨烯複合 MnO2/MoS2應用於超級電容器之研製(2023) 陳家宏; Chen, Chia-Hung超級電容器(Supercapacitor)根據電荷儲存機制能夠分成電雙層電容器(Electrical double-layers capacitor, EDLC)、擬電容器(Pseudocapacitor)以及混合式超級電容器(Hybrid supercapacitor, HSC)三大類。相比於傳統的電容器能提供更優異的比電容值、循環穩定性以及更良好的充放電效率，故已成為近年來最重要的儲能元件之一。雷射誘導石墨烯(Laser-induced graphene, LIG)是一種新型的石墨烯製備方式，其具有低成本、製程簡易且可大規模生產等獨特優點。在聚醯亞胺(Polyimide, PI)上製備的LIG可形成多孔的石墨烯結構，以提供高比表面積之電極材料。雖然目前儲能領域的研究已廣泛使用LIG與單一材料進行複合，但卻沒有文獻同時使用二氧化錳(MnO2)及二硫化鉬(MoS2)進行LIG複合材料的開發。因此，本研究利用複合電鍍製程在LIG表面同時沉積MnO2與MoS2以開發一款新型的LIG-MnO2/MoS2電極材料，製備出具有高活性位點及優異比電容值的LM60M0.5電極材料。根據恆電流充放電(Galvanostatic Charge-Discharge, GCD)量測結果顯示，LM60M0.5在電流密度為0.5 mA/cm2下的比電容值為389.4 mF/cm2，相比純LIG (5.08 mF/cm2)與LM60 (317.91 mF/cm2)，其比電容值分別提升76.7及1.2倍。此結果證實LIG透過MnO2電鍍60 min製程能有效提升LM60電化學性能，而LM60複合電鍍MoS2可進一步提升LM60M0.5電化學性能。此外，當電流密度增加到5 mA/cm2時LM60M0.5仍保有51.3 %的倍率性能，並且LM60M0.5電極材料在 5 mA/cm2的電流密度下經過6000次充放電循環後仍具有97.3 %的電容維持率，而在399.74 mW/cm2的功率密度下具有24.34 μWh/cm2的能量密度。此外，將本研究的實驗結果與目前文獻中類似材料進行比較，證實本研究所開發的LM60M0.5材料具有高比電容特性，有望成為有潛力的超級電容器電極材料。最後，為了驗證實際應用能力，使用LM60M0.5作為正極材料、LIG-AC作為負極材料，開發一款混合式超級電容器，並點亮LED燈與排列有NTNU ME圖樣的88顆並聯紅光LED燈，也透過相同方式成功驅動計算機56秒，以證實本研究所開發之混合式超級電容器具有作為儲能元件的實際應用能力。Item 7075鋁合金同質與純鈦異質摩擦攪拌銲接之接合特性與熱處理效應研究(2023) 沈哲宇; Shen, Che-Yu本研究分別選用AA7075-T6、AA7075-O、Gr.2 Ti，三種材料，對AA7075-O進行熱處理、FSW(800 rpm搭配50 mm/min)、銲後熱處理；對AA7075-T6 進行單雙面FSW(600 rpm搭配60 mm/min) 、銲後熱處理；對AA7075-T6與Gr.2 Ti 進行FSW(600 rpm搭配40 mm/min)，對其上三種不同組合所達成的銲接條件進行機械性質與微觀組織的分析與探討。在AA7075-T6材的研究顯示，雙面銲接由於多一道銲接過程，更多的熱量提供使其在機械性質表現上較單面銲接降低，但在銲後熱處理後，其拉伸性質則較單面銲接增加，二者在銲道皆面臨AGG異常晶粒生長的狀況，經熱處理後產生脆性斷裂的問題。在AA7075-O材的研究結果顯示，熱處理時時效溫度越高會導致材料特性抵達峰值時間越少，但其峰值表現也會越低。AA7075-O在銲接後，於其銲道有晶粒細化的表現，因此該區域硬度獲得提升，但在愈遠離銲道則愈發降低，直至母材強度。經銲後熱處理後，若要成功獲得優良的機械性質，必須避免銲道裂縫與AGG的產生，經銲後熱處理之試片與母材熱處理後之機械性質趨勢一致，皆能達成約母材熱處理的80%強度，並且在與T6材FSW的銲接性質比較中，更為提升。而其中AA7075-O在進行銲後與固溶淬火後的拉伸試驗中，可以發現有DSA的產生，能為其增加強度。在AA7075-T6與Gr.2 Ti 異質銲接的研究結果顯示，在600 rpm搭配40 mm/min可以達到無缺陷接合，從EPMA的觀察中可以發現，僅0.1 mm的偏置距離已讓鈦和鋁合金在攪拌區形成化合物及鈦碎屑的攪拌，而IMC層由於其硬脆的特性，導致拉伸試驗皆斷裂於該處。Item 純鈦與Ti-6Al-4V合金同質摩擦攪拌銲接之機械性質與抗腐蝕特性研究(2023) 林合康; Lin, Ho-Kang本研究使用摩擦攪拌銲接(FSW)技術對Gr. 2 CP-Ti及Ti-6Al-4V進行同質對接，使用碳化鎢圓球形凸銷攪拌棒作為銲接工具，銲接過程攪拌棒傾斜角分別使用3°及1°，且下壓深度分別為1.9 mm及1.8 mm，探討不同主軸轉速、進給速度對於銲接件機械性質及抗腐蝕能力的影響，利用金相組織觀察、抗拉試驗、微硬度試驗等作為機械性質分析。在抗腐蝕分析中使用3.5 wt %氯化鈉水溶液模擬海水中使用狀態進行各參數銲道及熱影響區抗腐蝕性質比較，另外將摩擦攪拌銲接實驗數據與惰氣鎢極電弧銲(GTAW)進行銲後性質比較。實驗結果在使用圓球形凸銷攪拌棒時，可以增加材料的塑性流動方向，且在成功的銲接參數下，拉伸斷裂位置都出現在母材，在CP-Ti摩擦攪拌銲接的主軸轉速600 rpm、進給速度80 mm/min有最佳銲接性質，抗拉強度為395 MPa，為母材的 94.8 %，而Ti-6Al-4V最佳銲接性質在主軸轉速900 rpm、進給速度40 mm/min時，抗拉強度為1059 MPa，為母材的99.3 %。從純鈦的銲接攪拌區可觀察到明顯的晶粒細化現象，且微硬度直達180 HV，Ti-6Al-4V合金的攪拌區則為針狀的費德曼組織，且攪拌區也有明顯的硬度提升，相較於GTAW，FSW在純鈦接合中有較佳的延伸率，而在Ti-6Al-4V接合中FSW有較優異的機械性質表現。在CP-Ti、Ti-6Al-4V銲後抗腐蝕性研究中，兩種接合法之銲道受組織改變影響，抗腐蝕性均低於母材， FSW的攪拌區及熱影響區相較於GTAW銲道，FSW在抗腐蝕能力中有明顯提升，其中Ti-6Al-4V經FSW在主軸轉速1000 rpm、進給速度40 mm/min 的銲道表面及攪拌區底部未相變態之晶粒細化組織，使抗腐蝕性大幅提升，且優於母材。Item 飛秒雷射製作可撓性聚醯亞胺異質結構元件於氣體檢測之研究(2022) 葉力維; Yeh, Li-Wei本研究是利用超快飛秒雷射(Ultrafast femtosecond laser)之超短脈衝(Ultrashortpulses)的特性，在聚醯亞胺(Polyimide, PI)薄膜基材，製作指叉狀電極結構(Interdigitated electrode structures)元件於氣體檢測(Gas detection)，該超快雷射製程具較小熱影響區(Heat-affected zone)，以能進行可撓性基材之結構製作。為增加此元件感測之靈敏度，本研究亦利用水熱法製成氧化鋅(Zinc oxide)奈米線結構(Nanowires)，在飛秒雷射製程製作之石墨烯PI電極元件上，以成型新穎複合結構元件於氣體檢測，以增加感測響應值。本研究顯示該可撓性元件可避免受力而導致斷裂、破壞的現象，且當彎曲曲率半徑小於6 mm響應值仍屬穩定(誤差值±3%)。元件設計的微型加熱器方面顯示，在一氧化碳(Carbon monoxide, CO)氣體從室溫到85.6°C可縮短恢復時間為86.2sec；甲烷(Methane, CH4)氣體則從室溫到約86.8°C可縮短恢復時間為117.2 sec。因此，在氣體感測元件方面顯示，一氧化碳和甲烷氣體檢測於200濃度200 ppm，其元件在甲烷與一氧化碳氣之電性響應值會分別為20.7 %和120.8 %。藉此，本研究證明氧化鋅/石墨烯可撓性微性加熱元件於一氧化碳和甲烷氣體濃度具有良好的恢復性，分別在1000 sec和1600 sec可恢復至初始電阻值，且該元件靈敏度則在加熱升溫環境會別為0.6728與0.0434為最佳。透過此研究，將可提供飛秒雷射製程於氣體檢測元件之應用參考。 關鍵詞: 飛秒雷射、可撓性元件、石墨烯、奈米線、氣體檢測Item 二硫化鉬/錳/鈷複合物之合成與應用於不對稱超級電容器之研製(2022) 張宇蘋; Chang, Yu-Ping超級電容器(Supercapacitors)依其能量儲存機制可分為電雙層電容器(Electrical double-layers capacitors, EDLC)、擬電容器(Pseudocapacitor)與非對稱超級電容器(Asymmetric supercapacitor)三大類，與傳統的電容器相比之下擁有更優異的比功率、比電容值以及循環壽命，故在電動車與消費性電子產品的應用上受到關注。二硫化鉬(MoS2)是一個與石墨烯相似的二維材料，其層狀結構使MoS2具有與石墨烯相同的電雙層電容特性，而金屬離子的氧化還原能力使金屬摻雜具有擬電容的特性，故非常適合用於儲能元件的電極材料。目前儲能領域的研究已廣泛使用MoS2搭配金屬離子進行合成，但目前在儲能領域並沒有文獻同時使用Mn、Co進行MoS2的開發。因此，本研究將利用二硫化鉬與錳、鈷金屬離子，使用一步水熱法合成雙金屬的錳-鈷-二硫化鉬化合物(Mn-Co-MoS2)，製備具高活性位點與高比電容值之正極，並以活性碳製作負極，利用此高性能正、負極電極材料之搭配，進行非對稱超級電容器之開發，也同時合成文獻常見之Mn-MoS2、Co-MoS2一同進行比較。本研究所開發具有花狀結構且擁有高活性位點的Mn-Co-MoS2，其具有最低的電荷轉移電阻10.4 Ω以及比電容值高達268.7 F/g，與文獻常見的Mn-MoS2以及Co-MoS2相比之下，顯示Mn-Co-MoS2擁有更優異的電容性能。根據恆電流充放電量測結果顯示，在1 A/g的電流密度下Mn-MoS2的比電容值為214.7 F/g、Co-MoS2的比電容值為185.6 F/g、Mn-Co-MoS2的比電容值為268.7 F/g，此結果證實Mn-Co-MoS2的電化學性能優於Mn-MoS2及Co-MoS2。並且Mn-Co-MoS2電極在10 A/g的電流密度下經過5000次充放電循環後仍具有81.2%的電容維持率。本研究也將實驗結果與文獻進行比較，證實本研究所開發的Mn-Co-MoS2有機會成為超級電容器極具前景的電極材料。最後，為了驗證實際應用能力，使用Mn-Co-MoS2作為正極材料、活性碳作為負極材料，開發一款不對稱超級電容器，並點亮排列成ME圖樣的40顆並聯LED綠燈，證實本研究所開發之不對稱超級電容器具有作為儲能元件的實際應用能力。Item CNC線切割放電加工之等能量密度熔蝕技術(2023) 張恩瑞; Jhang, En-Ruei本研究聚焦於「CNC線切割放電加工之等能量密度熔蝕技術」研究，並以「割一修一」的兩道次加工，求得模具良好的殘料移除及維持加工面的表面粗糙度為目標。CNC線切割放電加工適用於精密且複雜的模具製造，特別是以SKD-11冷模工具鋼為材料的模具。為使模具獲致高尺寸精度與良好的表面粗糙度，微細銅線線極對加工面需進行多道次補償加工，這項技術傳統均仰賴經驗豐富的技術人員作逐道次微調加工。為減少人為操作誤差，並快速獲致高尺寸精度加工，本研究提出「等能量密度熔蝕技術」，並以「割一修一」的兩道次加工為目標。實驗規劃先藉由第一道次粗割加工創造出一系列精密微小段差，再以第二道次精修加工，求得各段差之精修預留量所對應的放電能量，以便移除第一道次粗割加工後的粗割殘留量。實驗以高頻訊號擷取裝置及多通道示波器進行放電波列偵測與平均加工電流量測，分析項目包括加工時間、工作座標、正常放電頻率、電弧放電頻率、短路放電頻率、工作電壓與線極進給率等。為減少工件校正誤差及製程時間，實驗設計一「線上量測裝置」，工件於第一道次粗割加工及第二道次精修加工後都不拆卸，直接以數位式電子量錶對試片進行線上量測。研究發現，工作電壓對平均加工電流、放電頻率、精修移除量及加工面的表面粗糙度等，不具明顯關係；而線極進給率對平均加工電流、放電頻率、精修移除量等具正相關。實驗資料經統計迴歸分析得知，在不改變放電作用時間與放電休止時間條件下，「等能量密度熔蝕技術」能精確移除第一道次粗割加工後的各段差粗割殘留量。不論於直線或圓弧的第二道次精修加工，皆可提升目前精度的50%(< 3 μm)，突破傳統需改變放電能量的加工方法，因此加工面的表面粗糙度能維持在良好的程度，能實現「割一修一」的高精度與高效率的加工目標。此項研究結果與人工智慧演算法所得精度結果相當，深具商用價值。Item 以均苯四甲酸合成鈦金屬有機框架應用於二氧化氮感測器之研製(2022) 鄭博文; Cheng, Po-Wen氣體感測器（Gas sensor）是透過感測材料和目標氣體接觸，導致感測材料之電性產生變化，再將電訊號轉化為響應值。在這個物聯網的時代，對於感測器的需求十分龐大，且空氣汙染的問題也日趨嚴重，故氣體感測器的發展也備受矚目。金屬有機框架（Metal organic framework, MOF）是使用金屬離子和有機配體（Organic ligand）所合成之高比表面積材料，其高比表面積和金屬離子的氧化還原能力，十分有利於MOF材料與空氣中的氣體分子進行反應，故非常適合作為氣體感測元件之感測材料。目前氣體感測領域的研究已廣泛使用各種MOF作為氣體感測材料，但沒有文獻使用Ti-MOF進行氣體感測元件的開發，而且目前在Ti-MOF的研究中廣泛使用對苯二甲酸（Terephthalic acid, TPA）進行合成，卻沒有文獻使用均苯三甲酸(Trimesitinic acid, TMA)和均苯四甲酸(Pyromellitic acid, PMA)進行Ti-MOF的開發。因此，本研究致力於研發新型態的Ti-MOF材料，利用一步驟水熱法搭配Ti離子與均苯三甲酸和均苯四甲酸有機配體進行Ti-MOF(TMA)與Ti-MOF(PMA)的開發，同時合成文獻常見之Ti-MOF(TPA)一同進行比較。本研究開發的Ti-MOF(PMA)在室溫下對於200 ppm的NO2具有48.5的高響應，高於Ti-MOF(TPA)的13.5和 Ti-MOF(TMA)的1.7，且在50、100和150 ppm濃度的NO2下，分別具有6.4、16.1和35.6的響應值。Ti-MOF(PMA)在五次的連續循環下也具有15.9、15.7、16.1、15.6和15.9的穩定響應，且在100 ppm的丙酮、甲醇、乙醇和氨氣環境下，響應值分別僅有0.33、0.27、0.41與0.26，證明Ti-MOF(PMA)對NO2具有不錯的感測選擇性。最後也對氣體感測機制進行探討，且將本實驗結果與文獻進行比較，證實本研究所開發的Ti-MOF(PMA)有機會能成為氣體感測器有潛力的感測材料。關鍵詞：氣體感測器、金屬有機框架、均苯四甲酸、水熱法、響應值Item 整合ZnO/TiO2鈣鈦礦薄膜與兆赫超材料之氮氧化物感測器的開發(2022) 洪敬庭; Hung, Jing-Ting氣體感測器(Gas sensor)大多是以電化學或半導體式進行檢測，通常在高溫下操作以實現高靈敏度，導致高功耗和爆炸性氣體檢測的火花風險。兆赫輻射(Terahertz radiation)的低能量光子(Light quantum)，不足以引起易燃材料的燃燒，又與分子產生強烈相互作用，故非常適合作為光學氣體感測器之輻射源。光學超材料(Metamaterial)由開環諧振器(Split-ring resonator)陣列組成，在開環間隙表現出很強的區域電場，因此可用於提高檢測物質與電磁波的交互作用。鈦酸鋅(ZnTiO3)為一種鈣鈦礦(Perovskite)材料，已廣泛的被運用於觸媒(Catalyst)領域與太陽能電池開發，其大量的離子點缺陷(Ionic point defects) 十分有利與氣體分子進行反應，但目前在尚沒有文獻使用鈣鈦礦結構之鈦酸鋅進行氣體感測元件的開發。因此，本研究致力於研發新型態的光學氣體感測器，以不同溫度煅燒鈦酸鋅複合還原氧化石墨烯(rGO) ，並與開環諧振器長度140微米之兆赫超材料整合成ZT400rGOA-140、ZT600rGOA-140、ZT800rGOA-140，進行NO氣體感測。本研究開發的ZT800rGOA-140在室溫下對於50 %的NO具有16.4 %的響應，高於ZT600rGOA-140的12.6 %和ZT400rGOA-140的8 %，且在0、50和100 %濃度的NO下，分別具有0 %、33.3 %和100 %的響應值。在丙酮、甲醇、乙醇、氨氣和NO環境下，響應值分別19 %、21.4 %、23.8 %、23.8 %和57.1 %，證明ZT800rGOA-140對NO具有不錯的感測選擇性，證明本研究所開發的ZT800rGOA-140有機會能成為氣體感測器的新興感測材料。Item 皮秒雷射製備二氧化鈦的特性及光催化性能之研究(2022) 黃翌瑋; Huang, Yi-Wei本論文提出一種利用皮秒雷射製備黑色二氧化鈦(Black Titanium Oxide)的方法，使用綠光皮秒雷射在鈦金屬基板製備黑色二氧化鈦。通過調整雷射功率及改變掃描速度、掃描間距、雷射焦距、雷射頻率、加工環境，獲取黑色二氧化鈦中擁有不同比例金紅石(rutile)與銳鈦礦(anatase)。對於製備完成材料的表面形貌與結晶型態使用掃描電子顯微鏡(SEM)、X光繞射儀(XRD)、拉曼光譜儀進行測量與分析。最後通過上述測量與分析結果搭配亞甲基藍(MB)光催化降解實驗挑選出最佳的皮秒雷射製程參數，目的為探討本製程所製備的黑色二氧化鈦在光觸媒清潔領域應用的可能性。研究結果顯示，試片表面因為不同的雷射參數呈現出不同形貌的表面，且透過EDS量測結果顯示試片存在氧空缺的TiO2-x。XRD及拉曼光譜量測發現黑色二氧化鈦材料成分含有anatase、rutile、Ti2O3、TiO2-x，並且發現在富含氧的雷射加工環境中加工更有利於金紅石相態的生成，且能提升製程穩定性。照光LED燈板中心波長為385 nm情況下全數試片的亞甲基藍降解率皆明顯優於對照組的鈦金屬基板；而在中心波長445 nm可見光照射下亞甲藍降解率雖略為下降，但仍明顯高於對照組鈦金屬基板，並發現在富含氧的環境下雷射加工有利於擴大製程有效焦距範圍，且能增加光催化穩定性。照光波長在 380 nm、445 nm中，光降解時間為4小時，最高的亞甲基藍降解率則分別為61%、45%。Item 百葉式太陽集光器在建築日光照明的應用(2022) 黃育崴; Huang, Yu-Wei本論文提出一種日光導引系統，利用百葉式太陽集光器將日光重定向後導入建築物內部，可應用於日光輔助照明。本論文中提出的日光輔助照明系統主要包含三個部分：第一部分是利用單軸追跡之百葉式集光器將日光重定向到建築物內部天花板。集光器末端安置擴束器，以確保集光器輸出光線的方向能在預期的範圍內。第二部分在導引系統入口上方建立一可收折的短檐，其上具有微結構，能夠避免仰角較大之入射光經重定向後會以接近水平入射建築物而產生眩光。第三部分是透過室內天花板的光導管及擴散板，讓入射日光能更深入室內，並且經由混光後再向地板照射，提升室內整體的採光範圍及均齊度。本研究針對百葉式太陽集光器、短檐微結構、室內光導管、擴散板等部件進行優化，以提升整體系統光效率以及室內照明的均齊度。提出的百葉式太陽集光器模型經過優化後以550 nm單頻光光源進行模擬分析，結果顯示其對於入射光仰角容忍度可達 ±1.25°，方位角之容忍度則達 ±80° (維持95%效率以上)。最後將優化後的日光導引系統設置於摩洛哥的朝南建築，並同時考慮該地的直射光與漫射光進行模擬評估，結果顯示建築物內部的採光範圍可達室內7公尺，且全年之平均照度均齊度可達0.64，且最低均齊度大於0.56。Item 基於長短期記憶網路的疲勞檢測(2022) 高國瑋; Gao, Guo-Wei本論文重點介紹即時疲勞檢測流程。該系統將在 Python 內部完成這一切，並逐步構建它，以便能夠檢測到不同的姿勢，特別是困倦的跡象。 為了做到這一點，我們使用一些關鍵模型並使用 MediaPipe Holistic 來提取關鍵點。 這將使我們能夠從臉部提取關鍵點。 該系統使用 Tensorflow 和 Keras，並建立了一個長短期記憶模型 long short-term memory（LSTM），能夠預測螢幕上顯示的動作。我們需要做的是收集關於我們所有不同關鍵點的一些數據，所以我們收集我們臉上的數據並將它們保存為 Numpy 數據，以便處理多維的陣列或矩陣。人臉檢測方法基於一個深度神經網絡，使用 Sklearn 進行評估和測試，並使用 Matplotlib 幫助進行圖像可視化。能夠從臉部檢測到 468個地標，提取臉部的重要特徵並對數據進行變換，以便將數據導入 LSTM 模型。使用 LSTM 層繼續並預測時間分量，它能夠從多個幀預測動作，而不僅僅是單個幀。使用 Opencv 進行集成，然後使用網路攝影機進行即時預測。本研究成功使用 MediaPipe 與 LSTM 模型相結合，提出一套疲勞檢測的系統。實驗結果顯示，經機器學習後其檢測平均準確率能達到 90%。Item 氧化鋁覆蓋層效應於堆疊型與混合型氧化鉿鋯鐵電記憶體之電性分析與切換可靠度探討(2022) 陳韋廷; Chen, Wei-Ting鐵電記憶體(Ferroelectric Random-Access Memory)具有低耗能以及高讀寫次數等優點，對於元件效能優化與高可靠度保有競爭優勢；隨著科技日新月異，電子元件朝向微小化，而傳統鐵電材料面臨厚度微縮限制且有元素擴散等問題，因而近年來發展以二氧化鉿(Hafnium-Oxide, HfO2)為基底之新興鐵電材料，其有利於元件微縮並優化製程相容度。二氧化鉿能透過元素摻雜方式使得晶格相轉，改變鐵電特性，其中與鋯元素所形成之氧化鉿鋯(Hafnium-Zirconium-Oxide, HfZrO)由於能夠摻雜的濃度範圍較廣，相對易於呈現優良之鐵電極化，對於元件應用具有潛力；於先前研究得知適量的鋯元素能增益極化，因此本實驗選用之摻雜比例為50 %，以達到較佳的極化量。而鋯元素在高溫下之穩定度不盡理想，容易因介面缺陷增加而導致漏電流上升現象。因而本實驗以堆疊(Stacked)形式沉積鐵電層並比較混合(Mixed)沉積形式，期望透過堆疊型結構來改善鋯元素的不穩定度對於電性與鐵電極化之影響。於覆蓋層效應對於鐵電特性與電性變化，在沉積後退火(Post-Deposition-Annealing, PDA)溫度條件450℃，堆疊型與混合型結構皆於增加錶值厚度3 nm氧化鋁覆蓋層後，呈現鐵電極化增益，其兩倍殘餘極化量(2Pr)分別為34.66 μC/cm2以及41.57 μC/cm2，並提升電容數值，於漏電流則分別由8.17×10-9 A與1.01×10-7 A抑制為4.22×10-9 A與9.33×10-9 A；在可靠度分析耐久度(Endurance)測試結果，操作電壓為±2.9 V時，經過循環操作次數10 5後，透過增加氧化鋁覆蓋層有助於鐵電電容保有較佳殘餘極化量並提高可承受之操作次數至10 7循環，延後元件崩潰(Breakdown)。於類神經型態分析，兩種結構皆以增加氧化鋁覆蓋層後呈現較低的非線性度數值(α)，意即提高鐵電電容之線性程度，因而說明增加覆蓋層對於元件未來之應用有所助益。關鍵詞：氧化鉿鋯、覆蓋層效應、可靠度測試、類神經應用