科技與工程學院

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沿革

科技與工程學院(原名為科技學院)於87學年度成立,其目標除致力於科技與工程教育師資培育外,亦積極培育與科技產業有關之工程及管理專業人才。學院成立之初在原有之工業教育學系、工業科技教育學系、圖文傳播學系等三系下,自91學年度增設「機電科技研究所」,該所於93學年度起設立學士班並更名為「機電科技學系」。本學院於93學年度亦增設「應用電子科技研究所」,並於96學年度合併工教系電機電子組成立「應用電子科技學系」。此外,「工業科技教育學系」於98學年度更名為「科技應用與人力資源發展學系」朝向培育科技產業之人力資源專才。之後,本院為配合本校轉型之規劃,增加學生於科技與工程產業職場的競爭,本院之「機電科技學系」與「應用電子科技學系」逐漸朝工程技術發展,兩系並於103學年度起分別更名為「機電工程學系」及「電機工程學系」。同年,本學院名稱亦由原「科技學院」更名為「科技與工程學院」。至此,本院發展之重點涵蓋教育(技職教育/科技教育/工程教育)、科技及工程等三大領域,並定位為以技術為本位之應用型學院。

107學年度,為配合本校轉型規劃,「光電科技研究所」由原隸屬於理學院改為隸屬本(科技與工程)學院,另增設2學程,分別為「車輛與能源工程學士學位學程」及「光電工程學士學位學程」。

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    結合無線傳輸之布基摩擦起電元件的研製
    (2020) 柯棋澤; KO, Chi-Tse
    摩擦起電器(Triboelectric generator, TEG)是藉由簡單的物理性接觸,將機械能轉換為電能輸出。然而,目前多數的摩擦起電器主要是使用金屬與ITO薄膜作為電極材料,這些材料的可撓性較差使得摩擦起電器的應用受到侷限,故本論文使用市售的導電布料當作電極,並使用平滑、粗糙、多孔與含有氧化石墨烯(Graphite oxide, GO)等四種PDMS作為摩擦層,實現製作簡單、低成本、高可撓性、高穩定性,且尺寸為70×50 mm2的單電極式布基摩擦起電元件。 研究結果顯示使用含有GO之PDMS (GO@PDMS)作為摩擦層的元件,透過SF6電漿進行表面改質處理,具有最佳的開路電壓與短路電流輸出,分別為140.37 V與2.57 μA。此外,也發現加厚摩擦層會使接觸時之表面積有一定程度的增加,但是約到1.6 mm時能增加的接觸面積已趨近飽和,而在持續增加厚度的情況下,輸出性能反而會呈現降低的趨勢。此外,也針對元件的作動頻率與施力大小對輸出性能進行探討,發現作動頻率越高對於輸出電流有較明顯的提升,而作動元件之外力逐漸增加也能使輸出提升,但當施力達6 N以上輸出會趨近穩定。最後,本研究也評估負載電阻對輸出電壓與輸出電流的影響,並進一步得知當負載電阻為50 MΩ時,可得到的最大功率為130.5 μW。 此外,經由耐久性與耐洗性的測試,證實本論文發展的元件之性能極為穩定,並藉由元件之柔軟與舒適的特點,將其整合至衣服、鞋子與褲子,以獲取運動過程中所產生的能量,藉由不同的動作獲取機械能,而得到相對應的輸出電壓與波形,並藉由波型的特徵來判斷動作形態,故可達到動作感測的應用。最後,用手拍打元件可將180顆串聯的綠光LED燈泡點亮,也使用橋式整流電路並聯電容器,再將其充電,透過按鍵開關將能量用來驅動LED燈,證明本研究之元件確實可以當作微型發電機來使用。另外,為了達成無線傳輸與感測的應用,也透過藍芽無線模組與兩個反向放大器,將布基摩擦起電元件所感測到的電壓訊號經過訊號處理後,可無線傳至電腦或手機APP中並顯示即時的波形,證明其未來可應用於具無線傳輸功能的感測領域。
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    增強鉛離子吸附於EDTA-矽烷修飾氧化石墨烯之感應耦合電漿原子發射光譜儀檢測研究
    (2016) 盧冠霖; Lu, Kuan-Lin
    氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)由於它擁有大比表面積與豐富含氧官能基,因此具備了高效率、高吸附量的優秀吸附劑條件,是目前研究中,重金屬鉛離子吸附量最大的奈米材料。本研究利用矽烷化學法將GO表面的羥基(-OH)與材料乙二胺四乙酸-矽烷(EDTA-Silane)中的矽形成共價鍵結,將合成材料命名為GO-EDTA,利用修飾後表面豐富的羧基群,增加吸附點位,進一步提升吸附量與吸附效率。 本研究設計四種實驗方式探討GO與GO-EDTA對於鉛離子之吸附能力,實驗一:等溫吸附平衡實驗,探討初始濃度對於吸附量的影響 ; 實驗二:吸附動力學實驗,探討時間對於吸附量的影響 ; 實驗三:不同pH值之吸附平衡實驗,探討在不同pH值下對於吸附量的影響 ; 實驗四:不同溫度下之吸附平衡實驗,探討不同溫度下對於吸附量的影響,四種實驗吸附前後的鉛離子濃度皆透過感應耦合電漿原子放射光譜儀(Inductively Coupled Plasma with Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES)進行測量。 合成材料的表面特性分析,採用傅立葉轉換紅外線光譜儀(Fourier-Transform Infrared Spectrometer, FTIR)與掃描式顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)進行驗證。並將吸附實驗數據以不同吸附模式進行分析,使用的模式有:Langmuir等溫吸附模式、Freundlich等溫吸附模式、偽一階吸附動力學模式、偽二階吸附動力學模式、Van’t Hoff吸附熱力學模式。 本研究成功運用矽烷鍵結法合成出GO-EDTA材料,於25°C下,GO與GO-EDTA之最大吸附量分別為251.05 mg/g、416.78 mg/g,提升約1.66倍,GO與GO-EDTA吸附達飽和時間由40分鐘降至約30分鐘,吸附時間縮短,初始吸附速率從42.88 mg/g.min提升至72.46 mg/g.min,另外,在25°C、45°C、65°C下,GO-EDTA之最大吸附量分別為416.78 mg/g、603.90 mg/g、713.07 mg/g,從25°C至65°C吸附量共提升1.71倍,總體而言,吸附點位的增加同時提升了吸附量與吸附效率,經判斷其吸附機制主要為化學吸附之離子交換吸附,而GO-EDTA吸附Pb2+過程為自發性的吸熱反應。期盼此GO-EDTA材料未來能應用於水質淨化、污水處理或生醫光電等多種領域。
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    超高靈敏度的羧基改性氧化石墨烯之生醫感測於表面電漿子共振晶片之研發
    (2017) 范仕遠; Fan, Shi-Yuan
    本論文使用以羧基改性氧化石墨烯為基材的表面電漿子共振感測晶片檢測牛血清蛋白以及糖類抗原19-9。首先使用牛血清蛋白比較羧基改性氧化石墨烯生醫晶片、氧化石墨烯生醫晶片、傳統生醫晶片的靈敏度。再由靈敏度最高的羧基改性氧化石墨烯生醫晶片檢測糖類抗原19-9。 本論文也探討羧基改性氧化石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯三種材料的導電性和單位折射率角位移靈敏度(S_RI)以及生物分子的吸附效率(E)比較。羧基改性氧化石墨烯擁有比氧化石墨烯更高的導電性,因為羧基能增加碳鏈的可饒性,且讓電荷載體更容易地沿著碳鏈移動。而導電性的提昇能增加表面電漿子極化的傳播常數,其與S_RI是正比的關係。表面電漿子共振系統被用來驗證羧基改性氧化石墨烯的S_RI度比氧化石墨烯更高。多功能電漿量測系統用來觀察羧基改性氧化石墨烯在640 mn-700 nm波長內表面電漿子共振角的特性。而穿透光譜系統以及掃描式電子顯微鏡則是被用來觀察羧基改性氧化石墨烯鍵結在晶片的特性。 在實驗中證明了以羧基改性氧化石墨烯為基材的表面電漿子共振生物晶片於檢測牛血清蛋白時擁有超高的靈敏度和超低的檢測極限。0.275 mg/ml的羧基改性氧化石墨烯生醫晶片靈敏度比2 mg/ml的氧化石墨烯生醫晶片提升了2.1倍。除此之外,羧基改性氧化石墨烯生醫晶片在檢測牛血清蛋白抗體時最低檢測極可達10 fg/ml,明顯優於傳統生醫晶片。最後使用羧基改性氧化石墨烯進行糖類抗原19-9免疫反應的檢測。文獻指出有79%的胰腺癌病患體內糖類抗原19-9的含量在37 unit/ml以上。實驗結果發現以羧基改性氧化石墨烯為基材的表面電漿子共振生物晶片最低的抗原檢測極限可達10 unit/ml。 基於本論文的實驗結果,以羧基改性氧化石墨烯為基材的表面電漿子共振生物晶片未來可以被使用在臨床診斷,廣泛應用於製藥行業、農業與環境檢測,大幅改善國人的健康品質。
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    氧化石墨烯的電能還原技術開發
    (2016) 陳昱廷; Chen, Yu-Ting
    本研究提出一個新穎的方法,使用電能來還原氧化石墨烯,其中電能包含了電弧放電與常壓電漿兩種方法,兩種方法均具備了升溫快速、高能量等特性,適合應用於還原氧化石墨烯。首先,本研究以Improved Hummers method製備氧化石墨烯,所製備出的氧化石墨烯其ID/IG之比值為0.77,C/O為0.232,電阻值為280 MΩ,並將自製之氧化石墨烯,分別製備出粉末、分散液及薄膜形式,再以電弧與電漿分別進行實驗,使用拉曼、電性、比表面積及XPS評估其特性,最後與UV雷射所還原之氧化石墨烯納入比較。本研究在進行電弧放電的實驗中,發現有儀器性能上的限制,導致還原成效不彰,因此將實驗重心移至常壓電漿還原實驗。透過常壓電漿系統,成功還原氧化石墨烯,氧化石墨烯薄膜在處理時間為2小時的情況下,其電阻值由280 MΩ下降至1657 Ω,電性明顯的提升,I2D/IG之比值由0增加至0.05,此外,將石英玻璃作為遮蔽物使用於還原實驗中,因薄膜的完整性大幅提升,因此電阻值在處理時間為2小時的情況下,由1657 Ω下降至141 Ω,I2D/IG之比值提升至0.3,還原的效果十分良好。實驗結果顯示,電漿還原後觀察氧化石墨烯其電性的提升,證明確實具有還原之成效,結合石英玻璃作為遮蔽物進行電漿處理,更能大幅改善其電性。