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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    石墨烯複合導電奈米纖維應用於超級電容之製作
    (2014) 吳思賢; Sih-Shian Wu
    本研究是利用靜電紡絲(Electrospinning)與靜電噴霧(Electrospray)技術在不鏽鋼纖維收集器表面,製備與複合導電奈米石墨烯(Graphene)纖維之超級電容電雙層電極。藉由奈米纖維之高比表面積(High specific surface area)與Graphene材料之高電容量(High-capacity),以提升整體比電容值。首先,本研究是將高分子聚苯乙烯(Polystyrene, PS)與導電高分子聚苯胺(Polyaniline, PANi)複合成導電高分子溶液,以作為靜電紡絲之基底材料,藉由靜電紡絲技術將導電高分子噴射成奈米纖維至不鏽鋼基板,形成高比表面積之電極;接著利用分散於N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)溶劑的Graphene溶液,以靜電噴霧噴灑出霧狀液珠,使電極表面附著Graphene,以增加其電容量;將兩塊對襯之電極中間放置隔離膜浸入5.5 M KOH電解液中並完成元件封裝,並以循環伏安法之元件性能評估。本研究製備出之PS:PANi導電奈米纖維其平均電阻值約4.4 M 歐姆,導電率約為27 uS/cm,並在2.5 V時成功地點亮紅色LED。此外,在奈米纖維上噴灑Graphene,並透過拉曼光譜分析該材料的D band、G band與2D band峰值,表示利用本研究的電噴霧技術已具備將Graphene噴灑於奈米纖維表面之能力。此外,並以循環伏安法分析具PS:PANi:Graphene電極的超級電容,該電流與電壓之掃描圖形面積可大幅增加,顯示充放電能力相當優異。經計算後PS nanofiber、PS:PANi nanofiber、PS:Graphene nanofiber與PS:PANi:Grapene nanofiber四種電極的比電容值,分別為14.83 F/g、51 F/g、60.38 F/g、133.33 F/g。實驗結果顯示,結合PS奈米纖維的高比表面積、PANi的導電性與Graphene高電容量等優點之電極,可提升整體電容器之性能。
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    界面活性劑對電化學/機械複合剝離製程之石墨烯產率與品質影響
    (2016) 陳姿穎; Chen, Zi-Ying
      本研究結合液相剝離法中的電化學剝離法與剪切剝離法(Shear exfoliation),另外輔以界面活性劑的添加,企圖以此製程技術提升產率,期望解決電化學剝離法無法連續性生產的缺點。傳統電化學剝離法多是以塊狀、棒狀、箔片狀石墨作為研究材料,一旦電解剝離完後,其剩下非石墨烯之產物(細小石墨微粒)無法再反覆剝離成為石墨烯,只能丟棄造成浪費或另尋其他用途。然而,本研究所提出的實驗方法可以連續性生產,而且以較低成本之天然石墨顆粒為剝離原料,非石墨烯之產物也能夠重複剝離。本研究整合兩種技術,在剪切高速剝離處理前,以施加電壓進行電化學離子插層處理,增加石墨層與層間距離而使剪切剝離較為容易,以獲得較大尺寸的石墨烯薄片,藉由上述的複合方式來達到提升產率與品質之目標。本研究透過X光粉末繞射儀(XRD)分析樣品結晶,判斷是否為石墨烯,再輔以拉曼光譜分析儀(Raman spectroscope)確認樣品有無缺陷,另以化學分析影像能譜儀(ESCA)判別氧碳值,另藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)及原子力顯微鏡(AFM)等儀器設備,評估石墨烯片的大小、表面形貌及厚度均勻性。本研究成功藉由此製程製備石墨烯片,具有低成本與高產量的優勢,期許未來可應用於導電漿料、透明導電層、超級電容或鋰電池等開發。本研究藉由整合電化學插層法、剪切剝離法與複合式界面活性劑的使用,成功將石墨粉剝離為石墨烯,剝離後石墨烯的氧碳比值(O/C)提升至2.39,經過後處理之氧碳比值降為1.37,接近初始石墨粉氧碳比1.02,剝離後經酒精清洗的石墨烯缺陷程度ID/IG為0.899,再經過高溫處理的缺陷程度為0.630,亦較近於初始材料石墨粉之缺陷程度0.604,剝離後石墨烯層數多為2奈米,經兩次反覆實驗後,寡層石墨烯的整體產率為72.48 %,意為投入10克石墨粉,可獲得7.248克之寡層石墨烯。
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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。