磨潤學(Tribology)乃結合潤滑(lubrication),磨擦(friction)與磨耗(wear)三者的基礎與應用研究,滾珠軸承(roller bearing)與頸軸承(journal bearing)的設計即是最為人所知的機械零件,可以藉由液體或是接觸面積的減少,改善介面因磨耗而引起的破壞機制。其他如半導體晶圓的拋光製程,金屬成型的模具設計乃至任何因零件接觸所產生力學行為都是磨潤學可以深入探討的研究主題。

近年來不同的磨潤學方法也紛紛導入機械零件的研究,包含使用不同的流體如鐵磁流體(Ferrofluids)與對摩擦副表面進行表面處理等,減少磨耗發生的可能。摩擦副表面則是製備出具有尺寸和排列的凹坑或凸點等表面織構,進而在液體介質與表面滑動的機制下,使織構的作用相當於小的動壓表面,提高承載力。表面處理則是在摩擦副表面製備磁性膜,使鐵磁流體能在磁性膜的磁場作用下,藉由鐵磁流體的特性,增加表面的效能。

本系在相關領域中已建立系列的成果,未來會持續針對介面磨潤系統中不同機械零件的改善進行完整的研究,並藉由理論模擬與實驗驗證,提升系統的穩定性。

 

材料結構、製程與性質的關係,一直是產品重要的關鍵。工程師的主要任務是要改進現有的材料、發明或發現新的現象,並藉此而發展出新的材料、元件或應用。材料科學是許多科技進步的基石,包括有關能源、資訊與環境的領域。

具有材料及其製程有基本的認識,不僅是優秀工程師的條件,也有助於開發中元件的設計。本系材料相關研究之範圍包括鋼鐵材料及非鐵金屬材料之應用,例如高強度鋁合金之顯微組織與性質之關係、高強度鋁合金半固態製程、高強度鋁合金焊接之研究。以及汽車用高強度鋼之熱機處理、退火和焊接等相關之研究。另外亦進行合金顯微組織模型化以達到最佳化性能。

本系經過長期之研究成果累積,已建立合金材料顯微組織之金相及電子顯微鏡分析技術,未來會在現有基礎下,持續針對材料結構、製程與性質的關係進行深入的研究,提升機器產品的性能。

奈米碳管與石墨稀自1991年和2004年分別被發現以來,優異的機械性質、熱傳導性質與導電性,已引起學界與業界之廣泛重視,各種可能應用不斷的被提出如結構補強、電子元件、顯示器、超高電容器、透明導電膜等。本系已能以自行設計組裝之設備制備多壁奈米碳管與石墨稀,再將石墨烯/奈米碳管添加於環氧樹酯,製作導熱性能佳機械性質優之奈米複合材料。比較在相同添加量石墨稀複合材料、奈米碳管複合材料、石墨稀混合奈米碳管複合材料,三種不同奈米複合材料之機械性質與熱學性質。應用Shear Lag model推導奈米碳管與石墨稀在複合材料之應力傳遞,藉以瞭解奈米碳管與石墨稀對奈米複合材料機械性質與力學行為之影響。再以破壞力學與疲勞理論,探討奈米複合材料之破壞韌性與疲勞壽命。未來可在現有之實驗設備與理論基礎,持續開發性能更優異之奈米複合材料及其可能之應用如航太工業、3C產業等。

機器因為設計不良,製造誤差,組裝不佳,使用方式錯誤,維護保養不正確等各種因素,導致機器運轉性能不符預期,常見的病症如:出力,功率,壓力,流量等性能無法達到要求,出現振動,噪音,溫升等現象,導致產能下降,維修成本提高,嚴重甚至停止運轉,生產中斷,機器損壞,造成人員財物的損失。機器診斷就是希望找出機器的病因,對症下藥,或及早規劃維修時程、人力與物料,以維持機器的高效運轉,降低生產成本。

進行機器的診斷,除了需要學習振動噪音磨潤的基本學理,了解各種量測技術和被診斷機器的運作原理,構造,操作方式也是基本要求。成功的診斷還需要豐富的實務經驗,和詳細調查該部機器實際的操作與維修歷史。所以機器診斷是跨領域,跨學理與實務的技術。隨著量測儀器的進步,機器故障學理的更新,近年來更由於統計方法的應用和智能診斷技術的發明,機器診斷技術不斷的在進步中。

本系近年研究工作,包括使用工程分析軟體進行產業機器運作的模擬分析,例如流體力學分析與機構動力分析,以提升產業機器的設計水準。及在訊號-雜訊分離,振源-位置-強度鑑別,智能型診斷技術等領域之研究。未來會在現有基礎下,持續針對機器的診斷進行深入的研究,包含振動噪音磨潤的學理應用,並藉由理論模擬與實驗驗證,強化機器診斷的研究深度與廣度。

電子系統之應用涵蓋各個領域,如工業、航太軍事等應用,尤其電子3C產品更已深入每人之生活,相關電子產品之之可靠度,影響其功能至巨。電子構裝之研究範疇,從半導體IC元件,電路板到及電子系統產品之可靠度,從設計、製造到封裝各階段,分別進行不同種類之分析與測試研究,以期提高相關產品之壽命。經過多年之設備建置與執行相關研究計畫,實驗設備已粗具規模。其中環境應力品質測試,如振動、掉落衝擊、溫度循環、熱衝擊等測試,和材料之性質測試,尤其是不同溫度下之材料性質測試,都已執行過一系列之案例。例如:有鉛、無鉛銲錫之可靠度差異,以及改善對策。高加速壽命機台原理之剖析,溫度循環下之應力分析等。除了相關設備之基礎原理的研究外,亦包涵國內外產業委託之實務測試案例的經驗,以及隨後之構裝設計上的改善。未來會在現有基礎下,持續針對電子構裝進行深入的研究,並藉由理論模擬與實驗驗證,提升電子構裝的研究深度與廣度。