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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    導電奈米纖維複合RuO2/Graphene應用於超級電容之研製
    (2018) 陳文璽; Chen, Wen-Hsi
    超級電容器(Supercapacitors)依其能量儲存機制可分為靜電儲能的電雙層電容器(Electrical double-layers capacitors, EDLC)與電化學儲能的擬電容器 (Pseudocapacitor)兩大類,比起傳統的電容器(陶瓷電容器、鋁質電解電容器、塑膠薄膜電容器、鉭質電容器等),具有更高的比功率(Wg-1)和比電容(Fg-1),並且有很優異的循環壽命與穩定性,故在電動車與消費性電子的應用前景受到注目。然而,目前超級電容器的電極製作,大都只使用平面金屬電極,造成感應電荷的傳輸性與電解液的質傳性受到限制,或者必須使用大量導電高分子(PANi)作為電活性(electroactive)材料,才能達到快速可逆氧化還原反應,獲得高密度儲能的效果。 因此,本研究為實現低成本全碳3D電極之製作,利用2×2 cm2人造石墨作為基板,並使用黃光微影製程以SU-8厚膜光阻,製作1.8×1.8 cm2之陣列圓柱微結構 (ϕ40 μm、深寬比5、間距 80 μm),接著利用靜電紡絲技術,並以SU-8濃度比例為SU-8:thinner=5:1作為紡絲溶液,製備奈米紡絲纖維 (Nano spinning fiber)。完成後,利用碳-微機電系統(C-MEMS)技術,將上述製備之SU-8圓柱結構與SU-8奈米紡絲纖維,以兩段式升溫方式進行碳化,使SU-8材料轉變成類玻璃碳(Glassy carbon)材料,進而得到導電圓柱結構(Conductive cylindrical structure)與線徑約730 nm碳奈米纖維(Carbon nanofiber),後續再將碳奈米纖維進行均勻破碎,以便製備複合石墨烯(Graphene)、二氧化釕(RuO2) 之漿料。以NMP@PVDF所製備之黏著劑(Binder)作為溶劑,將石墨烯、二氧化釕與破碎之碳奈米纖維進行混合,分別得到單純碳奈米纖維(CF)、碳奈米纖維複合石墨烯(CF/GN)與碳奈米纖維複合石墨烯/RuO2 (CF/GN/RuO2)等三種不同材料摻入的複合纖維漿料。利用滴定技術分別將上述三種複合漿料,滴置於全碳之3D導電圓柱結構電極板中,藉此沉積複合之碳纖維薄膜(Carbon fiber membrane, CFM),最終完成三種不同材料摻入的全碳3D電極板之製作。最後,製備完成之全碳對襯電極(Symmetrical electrodes)封裝成超級電容元件,並利用恆電位儀進行C-V特性曲線(C-V curve)、恆電流充放電曲線(Galvanostatic charge/discharge curve)與電荷轉移阻抗(Rct)等量測分析。量測結果發現CF/GN之電容性能以石墨烯摻入比例20 wt%為較理想、CF/GN/RuO2以RuO2摻入比例30 wt%為較理想。在0.5 A/g的電流密度下,CF、CF/GN與CF/GN/RuO2三種電極之比電容值,分別為62.4 F/g、96.5 F/g與219.2 F/g。CF/GN/RuO2電容元件的比電容值相較於CF/GN電容元件高出2.3倍、比CF之電容元件高出3.5倍,且當電流密度增加至3 A/g,CF/GN/RuO2之電容元件仍擁有54.8%的電容保持率。經過1500次的充放電測試,CF/GN之電容元件循環壽命保持率為62.2%,而CF/GN/RuO2之電容元件,仍擁有85.7%的保持率。由於導電圓柱結構與碳奈米纖維具有優異的導電性與比表面積,摻入石墨烯可提升電極之導電率,進而降低電荷轉移阻抗(Rct),而摻入RuO2可增加電極之電活性,因此提升整體電容的特性。