學位論文
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
1 - 5 of 377
-
ItemAA7075鋁合金與Ti-6Al-4V合金摩擦攪拌銲接微觀組織與機械性質研究( 2021)本研究選用Ti-6Al-4V合金與AA7075合金，以FSW進行AA7075/ AA7075、AA7075/ Ti-6Al-4V 同質與異質的接合。找出合適的銲接參數後，對同質銲件施以T6銲後熱處理，比較T6銲後熱處理對機械性質之影響，並對各組銲接條件進行機械性質、微觀組織與電化學抗腐蝕性探討。在AA7075/ AA7075同質FSW研究結果顯示，以圓錐攪拌銷可以成功接合的條件需以較高熱量輸入，接合後攪拌區因動態再結晶而產生晶粒細化，而熱影響區則有晶粒粗大化現象，導致銲道附近之硬度下降。同質銲件施以T6銲後熱處理後銲道整體硬度均提升到原有母材硬度，銲件最大抗拉強度達到489.8 MPa，為鋁合金母材強度之82%，但延伸率則至7.3%。而AA7075/ Ti-6Al-4V異質FSW研究結果顯示，若以較高熱量輸入之銲接參數進行接合，將因兩合金之熱膨脹程度不一在銲道產生裂縫。根據EPMA觀察結果顯示，在兩種合金界面出現金屬間化合物(IMC)，IMC的厚度與形成的形式隨轉速而改變，無論轉速高低皆在界面處量測到鈦元素擴散至鋁合金，擴散範圍與轉速高低成正比。銲接參數為540 rpm – 60 mm/min時有最高抗拉強度248.44 MPa，為鋁合金母材強度之41%。電化學腐蝕試驗結果顯示，AA7075因FSW後銲道產生晶粒細化效果，導致單位面積下有更多連續晶界存在，引起更多晶界的腐蝕行為，因此抗腐蝕性較母材差。Ti-6Al-4V則因FSW攪拌棒肩部接觸之銲道表面晶粒尺寸較母材區域小，有更多鈍化膜成核點的形成，因此其抗腐蝕性優於其母材。
-
Item利用超快雷射製程製備石墨烯結構元件應用氣體偵測之研究( 2022)本研究旨在利用超快雷射(Ultrafast laser)製程技術於石墨烯薄膜 (Graphene thin films)上製作電極與結構元件(Devices)，並將其應用於氣體偵測(Gas detection)，透過超快雷射製程成型薄膜表面與結構，進行製程參數的建置與分析，以利評估後續透過超快雷射製程於偵測元件的可行性。在超快雷射製程技術開發中，本研究採用超快雷射中波長為532 nm的皮秒雷射源(Picosecond laser source)，在較低的熱影響區(Low heat-affected zone)之製程機制條件下，以應用於薄膜結構元件上的製作。本研究利用超快雷射於石墨烯薄膜上製作間距2 mm的螺旋狀電極(Spiral electrode)與寬度和深度分別為22.43 m與12.48 m的指叉狀電極(Interdigitated electrode, IDE)元件，並且製作寬度和深度分別為25.81 m與15.24 m的微溝槽(Microgroove)結構元件。另一方面，本研究探討不同材料對氣體的偵測機制，包括石墨烯、氧化鋅奈米線(ZnO nanowires)以及還原氧化石墨烯(Reduced graphene oxide, rGO)；其中，利用螺旋狀電極搭配無線傳感模組(Wireless module)進行氣體偵測。此外，本研究會搭配水熱法(Hydrothermal method)和電紡絲法(Electrospinning method)的方式，在微溝槽與指叉狀電極上製作奈米線(或奈米纖維)，完成氣體偵測元件的研製。本研究結果顯示，利用超快雷射製程開發的氣體偵測元件，可實際應用在室溫下氣體偵測，包括偵測濃度5-150 ppm的一氧化碳(Carbon monoxide, CO)，以及偵測50-400 ppm的一氧化氮(Nitric oxide, NO)。
-
Item高分子散射液晶應用於主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器( 2021)本研究主要是利用高分子散射液晶技術應用於主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器。同時發展單色主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器以及彩色主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器。其中，單色主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器的穿透態的穿透率可以達到40%以上，散射態的穿透率可以達到3%以下，以及驅動電壓符合主動式陣列薄膜電晶體。彩色主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器的穿透態的穿透率可以達到15%以上，散射態的穿透率可以達到1.5%以下，以及驅動電壓也符合主動式陣列薄膜電晶體。並且本論文還提出顯示效果提升概念，改善高分子散射液晶技術應用於主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器所造成的散射顯示問題。最後，本論文專注於探討利用高分子散射液晶技術應用於主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器的電光特性、顯示效果以及未來相關應用。本研究明顯指示出利用高分子散射液晶技術應用於主動式陣列薄膜電晶體透明液晶顯示器具有免PI轉寫製程、不需偏光板、較佳可視性、高穿透率、不需背光模組(只需環境光源)等等的優良特性。
-
Item氧化石墨烯的電化學還原與超級電容應用之技術開發( 2021)電化學還原是一種環保、節能且恢復氧化石墨烯(GO)特性的方法。然而，一般的電化學還原方法中，皆必須預先塗佈氧化石墨烯膜於電極表面，再以二極式或三極式系統給予負向偏壓進行還原處理，才能得到電化學還原氧化石墨烯(ERGO)膜，但後續僅能一次性的直接作為傳感器感測層或導電薄膜使用。因此，這種僅能獲得ERGO薄膜的電化學還原方法，無法被大量生產ERGO薄片與滿足產業應用需求。本研究提出一種結合機械式循環攪拌與電化學還原方法，將氧化石墨烯進行電化學還原，其方式是直接將GO薄片用作還原材料，不需預先將其製備成GO薄膜即可進行電化學還原。此外，更採用磷酸鹽緩衝溶液(K2HPO4/KH2PO4, PBS)作為電解質溶液，此即為生理食鹽水，具有環保、無毒、安全之特性。均質機攪拌棒同時作為電極使用，可實現循環攪拌與電化學還原之功能，以電源供應器施加負向偏壓，將GO薄片置於多孔性陶瓷濾筒之電解質溶液中，進行持續性機械攪拌與電化學還原而得ERGO薄片。本研究透過拉曼光譜分析儀(Raman spectroscopy)快速確認氧化石墨烯樣品的還原效果，再藉由X射線粉末繞射儀(XRD)分析判斷氧化石墨烯樣品結晶結構變化。另外，再以X射線光電子能譜儀(XPS)判別氧碳比值，以及掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)及原子力顯微鏡(AFM)等儀器設備，評估石墨烯薄片大小、表面形貌、層數及厚度狀況。最後，再以傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)量測官能基的變化。實驗結果顯示GO薄片經電化學還原成ERGO薄片，經由旋轉攪拌速度探討得知，攪拌速度愈快會使薄片尺寸變小，也導致 ID/IG 升高。從改變電解質濃度分析發現，濃度並非造成還原效果差異的主要影響因素。由改變偏壓大小之實驗得知，偏壓上升兩極反應速度加快，可縮短還原所需時間，在偏壓−17.5 V/2 h條件下，拉曼光譜中ID/IG從0.85增加到1.08。在XPS測量中C/O比值從氧化石墨烯中測得的2.02，增加到ERGO (17.5 V/2h)的3.10。再經XPS與FTIR比對其化學元素與鍵結形態，發現還原後含氧官能基團也明顯變少。上述結果歸納可知，本研究提出的電化學還原技術可獲得良好的GO薄片還原效果，且具有大規模生產ERGO薄片的潛力。本研究進一步利用ERGO薄片進行超級電容電極之電化學特性與性能評估。首先，由原始石墨(Graphite)、氧化石墨烯和ERGO進行電導率的比較，發現原始石墨電導率約為7.35×10-1 S·cm-1，而氧化石墨烯電導率7.92×10-4 S·cm-1明顯降低，經電化學還原後ERGO(10 V/8 h)則提升至3.83×10-1 S·cm-1，而ERGO (17.5 V/2 h)則再次提升至5.16×10-1 S·cm-1，而其電導率則比氧化石墨烯提升了約650倍。接著，進行循環伏安法(CV)與恆電流充放電法(GCD)評估，發現ERGO (17.5 V/2h)薄片之比電容值提升至191 F/g，高出氧化石墨烯17倍，也與熱還原氧化還原石墨烯(TRGO)的比電容值205 F/g相近。最後，再由電化學阻抗頻譜圖(EIS)分析各樣品材料與電解質界面之間反應行為，由奈奎斯特圖(Nyquist plot)圖形曲線可發現，氧化石墨烯與ERGO曲線形態有明顯不同。在高頻區之氧化石墨烯半圓直徑，經電化學還原後明顯變小，經串聯等效電路模擬其電荷轉移阻抗(Rct)，發現由氧化石墨烯的4.3 kΩ明顯變小至ERGO (17.5 V/2 h)的0.82 kΩ；ERGO (17.5 V/2 h)在低頻區之直線斜率也明顯變大，即代表擴散阻抗變小趨勢。綜合以上成果證實，本研究已成功開發一種利用安全無毒的PBS磷酸鹽緩衝溶液當作電解液，直接將氧化石墨烯薄片快速還原成ERGO薄片的方法。此種電化學還原技術，氧化石墨烯膜不必預先塗佈在陰極上再進行還原，容易放大生產條件，有機會實現大規模且高品質的ERGO薄片製備。此外，所製備之ERGO薄片進一步評估其各種電化學特性，也發現其擁有優異的電容性能表現，未來將有潛力擴大應用於高性能超級電容的開發。
-
Item製程參數與攪拌棒凸銷形狀對純鈦摩擦攪拌銲接接合特性與抗蝕性影響之研究( 2021)本研究使用摩擦攪拌銲接技術以對接的方式進行 Gr. 2 商業用純鈦的接 合，攪拌棒使用碳化鎢製成，攪拌棒傾斜角 3°、下壓深度 1.6 mm，探討使 用不同轉速、進給速度、攪拌棒凸銷形狀對於銲道機械性質影響。另外也探 討使用摩擦攪拌銲接與惰氣鎢極電弧銲接銲後試片在 3.5 wt %氯化鈉水溶液 中的抗腐蝕性比較。首先將接合之試片進行表面與斷面觀察、金相組織觀察、 微硬度試驗、拉伸試驗等來分析銲件的機械性質，最後進行電化學腐蝕試驗 來分析試片的抗腐蝕性。實驗結果顯示使用加大錐形凸銷攪拌棒、轉速 400 rpm、進給速度 50 mm/min 時可以得到較佳的銲接性質，抗拉強度可達 310.63 MPa，為母材的 92.25 %。在攪拌棒凸銷的形狀上，使用圓柱形凸銷攪拌棒可以形成較大的 攪拌區，但容易在材料內部產生缺陷;使用圓錐形凸銷攪拌棒則可以擴大成 功銲接的範圍，但因攪拌區較小造成銲接強度不足。除此之外，純鈦經過摩 擦攪拌銲接後在攪拌區內都可以觀察到明顯晶粒細化的效果，也讓該區域的 硬度有所提升，可達到 175 HV 左右。熱影響區的晶粒尺寸則變化不大，但 經過銲接後該區域硬度則有些微降低。在抗腐蝕性方面，經過摩擦攪拌銲接 的試片在攪拌區內由於晶粒細化的作用，其抗腐蝕性都有明顯的提升，該區 域內的抗腐蝕性不僅優於母材，也優於使用惰氣鎢極電弧銲接方法接合之試 片。