機電工程學系

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系所沿革

為迎合產業機電整合人才之需求,本校於民國 91年成立機電科技研究所,招收碩士班學生;隨後並於民國93年設立大學部,系所整合為「機電科技學系」,更於101學年度起招收博士班學生。103學年度本系更名為「機電工程學系」,本系所之發展方向與目標,係配合國家政策、產業需求與技術發展趨勢而制定。本系規劃專業領域包含「精密機械」及「光機電整合」 為兩大核心領域, 使學生不但學有專精,並具跨領域的知識,期能強化學生之應變能力,以適應多元變化的明日社會。

教學目標主要希望教導學生機電工程相關之基本原理與實務應用的專業知能,並訓練學生如何運用工具進行設計、執行、實作與驗證各項實驗,以培養解決機電工程上各種問題所需要的獨立思考與創新能力。

基於建立系統性的機電工程整合教學與研究目標,本系學士班及研究所之教育目標如下:

一、學士班

1.培育具備理論與實作能力之機電工程人才。

2.培育符合產業需求或教育專業之機電工程人才。

3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之機電工程人才。

二、研究所

1.培育具備機電工程整合實務能力之專業工程師或研發人才。

2.培育機電工程相關研究創新與產業應用之專業工程師或研發人才。

3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之專業工程師或研發人才。

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    以固態電解質與多孔矽電極實現抗壓耐震型超級電容之技術開發
    (2020) 陳信融; Chen, Shin-Rung
    超級電容(Supercapacitors)擁有快速充放電、功率密度高、元件壽命長等優點,可應用於行動通訊、車輛運輸、智慧電網等領域。然而,目前超級電容的製作技術中,許多是利用平面金屬電極,再加上碳海綿、碳氣凝膠或電紡絲碳纖維等3D多孔碳結構,意圖以增加碳活性材料之比表面積的方式,達到提高電容器功率密度之目的。然而,這些平面金屬加上3D多孔碳結構的電極,當元件受到大應力、高速撞擊與震動的作用下,這種平面金屬/多孔碳結構將產生嚴重的的脫層或塌陷而失效,使其無法應用於國防工業、航天太空、電動載具等抗壓耐震需求之超級電容上。 因此,本研究將使用三種製程方式製作矽基電極,第一種製程只使用光輔助電化學蝕刻(Photo-assisted electrochemical etching, PAECE)製程,在參數為氫氟酸10 wt% 界面活性劑酒精1 wt%、偏壓為3.5 V、蝕刻時間為8 hr的情況下,可以得到深度約為222 μm的隨機矽孔洞結構;第二種製程為使用黃光製程與反應性離子蝕刻技術,事先定義出陣列圖案的蝕刻窗後,再以光輔助電化學蝕刻技術製作,在參數為氫氟酸2.5 wt%、界面活性劑 DC 1 wt%、偏壓3 V、蝕刻時間 2 hr之下完成深度約為162 μm之矽孔洞結構;第三種製程為先使用ICP-RIE技術製作巨孔洞陣列結構,再以光輔助電化學蝕刻技術粗化孔洞結構內壁,參數為氫氟酸2.5 wt%、界面活性劑 DC 5 wt%、偏壓1 V、蝕刻時間 2 hr。三種多孔矽結構完成後,分別使用化學氣相沉積(Chemical vapor deposition)在其表面生成碳膜,此可鈍化多孔矽表面電荷陷阱(Surface charge traps)並增加導電性,再將混拌石墨烯薄片(graphene)、二氧化釕(RuO2)、高分子材料(PVA)的酸性電解液,以真空抽氣方式滲入多孔結構中並固化,以實現高抗壓耐震性超級電容之開發,後續再利用恆電位儀進行C-V特性曲線(C-V curve)量測、恆電流充放電曲線(Galvanostatic charge/discharge curve)等量測分析。由於使用第二種製備法之矽基電極在量產結構時遇到稜線蝕刻過度的問題,而不適用於超級電容之製作,第三組製程則是在組裝測試之後,C-V曲線中的電壓與電流呈線性關係,恆電流充放電曲線則是出現了充電進去之後電卻放不掉的現象,代表電容內阻過高,從這兩點推測選用之晶片阻值過高(>4000 –cm)導致電容無法正常運作,因此本研究先將重心放在第一種製程使用單純光輔助電化學蝕刻製作矽基電極,量測後發現在混入石墨烯 5 wt%以及二氧化釕 5 wt%的固態超級電容,在0.127 A/g的電流密度下graphene/RuO2的電容性能為1.5 F/g,並且經由50次循環充放電之後,仍保有88%的電容保持率,在承受30 g的加速度之下依舊保擁有95%的電容保持率,電容需負荷超過24.5 KPa之壓應力(2×2 cm2的電容承受1 kg)後才會破損,在此狀態下電容值仍然保有原有性能之55%。