元智大學化學工程與材料科學學系
(一)歷史沿革與發展
遠東集團創辦人徐有庠先生在從事工商創業歷數十年,秉持「取諸社會,用諸社會」意旨及追懷先翁元智公心願,自1986年起積極籌設元智工學院,敦請對大學教育及工業發展有研究、有經驗學者專家近20人擔任諮詢顧問,參與籌設工作,將計畫付諸實施。1989年4月教育部同意元智工學院大學部自78學年度起立案招生,第1年設立電機工程學系等5系,每系招生1班,每班30名,研究所則暫緩。元智的籌設至成立,前後歷時3年餘。
元智大學位於桃園與中壢間之內壢省道旁。內壢最初是溪名,內壢這地名最早出現於同治十年(1871)陳培桂修的《淡水廳志》卷三第49頁的「街里」節,因其村落位置關係,與「外澗仔壢」相對而稱為「內澗仔壢」。外澗仔壢其位置在今日宋屋之境,其名今已消失;澗仔壢為中壢的舊名,自澗仔壢改稱中壢後,內澗仔壢也省稱為內壢。內壢,也曾是南來北往行旅的重要歇腳點,清代「大官道」經此;經八德往大漢溪岸的「內港道」也由此分途;因此,內壢與桃園、中壢可算是同為三分天下的地方,地名雖樸素,卻曾有過輝煌的歷史。
就地理上而言,位居中壢市遠東路135號的元智,離台北市約一小時車程,而由內壢火車站步行約十五分鐘即可抵達校區,交通可算十分便捷。元智擁有傍於繁華都會,卻享有田園恬美的鬧中取靜學習環境,是個十分適合培育人才、發展學術的場所,更是個城鄉間的最佳選擇。以下選列元智大學歷年校內節慶之紀錄,如圖一所示。
元智大學化學工程與材料科學學系於1989年8月成立大學部,1990年8月成立碩士班,1998年8月成立博士班,1999年8月成立碩士在職進修專班,已建立高等教育學制的一貫化。為配合本系教師研究專長及國內高科技產業發展,本系於2004年8月由「化學工程學系」更名「化學工程與材料科學學系」。目前大學部有四年級每年級二班,共有500位學生,碩士班108位,在職碩士專班97位,博士班15位。本系師資陣容優良,目前特聘教授1位、講(客)座教授3位、正教授7位、副教授6位、助理教授9位、講師1位,皆為學有專精。
本系系館元智二館建築新穎,為一八角型開放式建築,通風良好,四面景觀優美。化材系、所辦公室與實驗室等,分別設置於本館地下一樓至地上四樓計千餘坪面積,各教學與研究實驗室空間寬敞,設備新穎。本系有以下教學實驗室:化工實驗室、物理化學實驗室、普通化學與分析化學實驗室、有機化學實驗室、儀器分析實驗室。在研究所方面除有十五間教授專用研究實驗室外,還有精密儀器實驗室三間、設備新穎齊全。
本系教育的主要目標為培育具有精實專業技術的化學工程材料科技人材。大學部的課程設計是以物理、化學、數學基礎科學,及電腦資訊課程為入門,再循序進入化學工程相關課程及材料科技、材料製程與加工等課程。畢業生兼具有化學工程及材料科技相關知識。碩、博士班則著重在訓練具有獨立研究能力的專業高級化學及材料工程師。配合本校的環境科技中心、燃料電池中心、及遠東紡織研究發展中心的研究計畫,本系教師及研究生在環境科技、燃料電池、高分子材料、光電材料、生醫材料的研究有相當傑出表現。
圖一 元智大學歷年校內節慶之照片
師資
本系師資陣容優良,目前特聘教授1位、講(客)座教授3位、正教授7位、副教授6位、助理教授9位、講師1位,皆為學有專精。本系教師的學位、研究與技術領域如表一所示。
表一 元智大學化學工程與材料學系師資結構與專長
專業領域
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姓名
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職稱
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學 歷
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專 長
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能源環保
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化學工程
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生物技術
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程序工程
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吳和生 |
教授 |
國立清華大學 化學工程博士 (1990) |
相間轉移觸媒、化學反應工程、輸送現象、生化工程、反應器設計 |
高分子材料
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孫一明 |
教授 |
美國University of Cincinnati 化學工程博士 (1987) |
高分子材料內的輸送性質、薄膜技術與薄膜分離程序、高分子生醫材料與組織工程、藥物控制釋放技術 |
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王孝憲 |
特聘教授 |
美國 Rutgers University 食品工程博士 (1970) |
Immolitized Enzymes, Microbial Fermentation, Animal Cell Culture, Bio-Reactor |
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藍祺偉 |
助理教授 |
英國University of Birmingham 化學工程系 生物化學工程博士 (2000) |
酵素技術平台、流體化床層析技術、光合作用機制研究、生物煉製重組技術 |
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姚少凌 |
助理教授 |
清華大學 化學工程博士 |
細胞工程、組織工程、生化工程 |
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陳芸 |
合聘助理教授 |
國立台灣大學 醫學院(2006) |
小腸移植的臨床研究、移植免疫相關的耐受性研究、樹突細胞為主的免疫療法、腫瘤相關的免疫與藥物治療 |
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鄭世隆 |
合聘助理教授 |
國立台灣大學 臨床醫學研究所(2002) |
胸腔內科、重症醫學 |
程序工程
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環境工程
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莊瑞鑫 |
講座教授 |
國立成功大學 化學工程博士(1986) |
溶劑萃取與液膜技術、薄膜分離程序、吸附與離子交換、資源回收再利用、廢水物化與生物處理、生化分離與生物化學工程 |
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林錕松 |
副教授 |
國立成功大學 化學工程博士(1999) |
新穎奈米及能源材料、高能強解析度同步輻射光應用在無機奈米材料精細結構分析、廢棄物處理工程、廢棄物資源回收能源再生及節能減碳技術 |
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尹庚鳴 |
教授 |
美國Texas A&M University 化學工程博士(1991) |
電化學、電化學工程、燃料電池 |
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葉君棣 |
客座教授 |
Carnegie-Mellon大學博士(1972) |
Immolitized Enzymes, 燃料電池用氫氣之生產、奈米分散度金屬催化劑之製備與物性鑑定、CO感測器之研發 |
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林裕川 |
助理教授 |
美國堪薩斯州立大學化工博士(2006) |
觸媒與反應工程、氫氣與合成氣之製備、生質燃油與化學品、反應機制模擬與理論計算 |
高分子材料
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洪信國 |
教授 |
美國University of Cincinnati材料科學博士(1991) |
表面接著、表面分析、高分子複合材料介面分析、高分子結晶 |
程序工程
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張幼珍 |
副教授 |
美國University of Maryland化學工程博士(1992) |
特用微米與奈米級粉粒體、特用微粉加工與中間產品、特用微粉終端產品(如燃料電池、感測器等關鍵元件製備)、液相懸浮微粒製備、特性分析與控制研究 |
光電材料
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黃振球 |
教授 |
日本Kyushu University大學應用化學博士(1991) |
液晶光電顯示元件材料、高分子物性、防火塗料 |
廖建勛 |
副教授 |
國立清華大學化學工程博士(1992) |
共軛導電高分子、奈米層狀無機材料、高分子奈米複合材料、生物可分解性高分子 |
廖朝光 |
教授 |
美國University of Missouri-Columbia化學工程博士(1997) |
電子陶瓷燒結技術、太陽光電池製作技術、光子晶體的製作研發 |
基礎化學
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余子隆 |
教授 |
美國Case Western Reseve University高分子科學博士(1988) |
高分子物理、高分子光散射、高分子黏彈性、質子交換膜燃料電池 |
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林秀麗 |
副教授 |
國立清華大學化學博士(2000) |
分析化學、高分子化學、燃料電池 |
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陳永信 |
講師 |
元智大學化學工程碩士(1993) |
高分子化學、質子交換膜燃料電池及甲醇燃料電池 |
無機材料
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彭宗平 |
講座教授 |
美國University of Illinois at Urbana-Champaign材料科學工程博士(1984) |
奈米材料科技、能源材料 |
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謝建德 |
副教授 |
國立成功大學博士(2001) |
金屬氧化物奈米粉體合成技術之研發、奈米管合成技術及表面修飾之研發、奈米管孔隙結構與表面官能基分佈分析、複合奈米粉體core-shell結構及接枝技術研發 |
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洪逸明 |
副教授 |
國立成功大學博士(2001) |
固態氧化物燃料電池料、太陽能電池、固態離子元件、奈米材料與技術 |
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黃駿 |
副教授 |
美國University of Missouri-Columbia化學工程博士(2006) |
大氣壓低溫電漿技術之應用、低溫電漿沉積/電漿診斷、低溫電漿製程應用於平面顯示器及太陽能電池、低溫電漿殺菌技術、奈米生醫材料電漿製程 |
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何政恩 |
助理教授 |
國立中央大學化材所博士(2002) |
無鉛銲料、相平衡與界面反應、固態擴散與電遷移、錫鬚生長 |
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吉爾洛塔 |
客座助理教授 |
AGH University of Science and Techn.Material Science博士 |
金屬冶金材料、材料熱力學 |
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孫安正 |
助理教授 |
國立台灣大學博士(2005) |
薄膜工程、奈米磁性材料與奈米資訊儲存媒體、相結構與材料分析、電子顯微鏡學 |
課程規劃、教學與輔導
為奠定紮實的化工與材料專業知識,及具備社會關懷與國際宏觀視野,由大學部即培養整合科學、工程知識及設計與執行實驗之能力;研究所則是延伸大學部教育,以專、精為重點目標,其理論與實作並重之教育目標示意圖如圖二所示。
- 為了加強時按課程的學習效果,以小班制(每班不超過40人)方式進行分組教學,特色有二:
- 大一、大二以一人一組為主,培養其獨立實作的能力
- 大三、大四以多人一組為主,培養其團隊合作與領導統禦的能力
- 納入實務課程內容:
- 生活化課程
- 產品導向性課程
- 創新創意性課程
圖二 產業與實作示意圖
- 學生專業實習
自95學年度新生開始,學生須在專業實習,工廠實習及專題研究課程至少完成一門課程選修方可畢業期使,期使理論與實驗能相互印證,讓每位都能有實際操作的經驗以利往後之求職就業。
- 工廠實習(一學分):於暑假期間實施,工作時間兩個月以上或40個工作天以上。
- 專業實習(三學分):於暑假期間與學期間實施,工作時間六個月以上或80個工作天以上。
- 專題研究(一學分):於學期中實施,工作時間四個月以上。
- 國外實習(三學分):工作時間一個月以上或25個工作天以上,學分數與選課比照專業實習規定實施。
- 多元選修就業學程
本系對於學生所要求的各項能力及知識之具備,多數課程主要藉課堂講授、作業與考試為主要養成方法;這些方法表面上偏重在學習運用數學、科學及工程施識的能力。另為培養所畢業之學生能具備符合業界或研究所之能力,則將選修學程分為「化工與環工學程」、「材料學程」及生物科技學程,由圖三所示。
圖三 課程及學程之規劃
- 優質學習互動環境
- 本系位於二館二、三、四樓,總佔地面積3922.52 m2 (空氣流通且光線充足)
- 教室實體e化、無線網路及冷氣
- 教授專屬研究室20間;研究生室10間
- 大學部教學實驗室5間
- 專業研究實驗室18間
- 學生活動空間(系學會)
- 深化輔導開發潛能
元智大學自民國83年實施教學品質保証系統,秉持全面品質管理,致力提昇教學成效及評量改進。配合教學品保,要求任課教師需提供各項授課大綱,並對受課學生進行各式教學評量,虛擬教室24 小時系統開發,建置學生照片、學習討論等功能,提供教師與學生無距離的學習橋樑。學生學習預警制度亦對學習成效提出警訊,讓我們啟動各項輔導、支援系統,讓學生完成快樂學習、獲得知識與能力之目標。其發展改善之計畫等作法由圖四所示。
圖四 深化輔導及開發潛能之作法
- 學生成績課業及生活輔導
- 預警輔導制度/連續二一退學制度:期中考後4D、家長接到通知書、學生訪談、輔導轉介
- 課後補強制度:期中期末考前碩博士生助教課後輔導(每星期六早上 )
- 學生生活輔導
- 生活關懷輔導:採雙導師制(每班至少二位導師)、宿舍訪視、賃居校外生訪視、家族導聚
- 輔導種籽制度:二位學系導師與系職員輔導員,老師與職員落實縱貫性輔導視野
- 專業心理諮商制度:系教官、輔導老師專責輔導
- 重視國際學術交流
本系自八十五年度起每年均遴派約有15位學生至大陸北京清華大學化工系進行交換學生學術交流(為期二週),內容包括專題討論、相關工廠參訪問、實驗室參訪,以擴展學生之視野。近幾年本系研究教學受到各方肯定,亦有來自印度、孟加拉及泰國等外籍生至本系就讀,國際學術交流熱絡,如圖五所示。
圖五 本系成員參與國際學生交流之照片
實驗室及貴重儀器設備
- 教學實驗室:
本系目前有六間教學實驗室:儀器分析實驗室、物化與材料實驗室、有機與材料實驗室、普化及分析實驗室、材料加工實驗室及化工與材料實驗室等,透過課程設計著重於培養、訓練同學們藉由基礎實驗之實作,來探討實驗原理,讓同學藉由實驗操作與理論結合,來證實書本的理論,使同學對各項化學與材料之基礎理論有更深的體認;並刺激學生之思考與好奇,開發觀察的潛能,訓練學生仔細熟練的操作技巧,啟發學生研究思考與探討科學之精神。
- 精密儀器中心:
因應科技日新月異之時代潮流,為增加本系之競爭力,於2000年擴充為佔地約200坪、精密儀器設備齊全之精密儀器室,成為私立大專院校少有之精密儀器中心。精密儀器中心重要儀器包括:掃描式電子顯微鏡、微區能量元素分析儀、X光繞射儀、元素分析儀、原子力顯微鏡、霍氏紅外線光譜顯微分析系統、感應耦合電漿光譜儀、拉曼光譜儀、場發射掃描式電子顯微鏡、拉張力試驗機、比表面積分析儀、氣相層析儀、流變儀真實高密度儀、霍氏紅外線光譜儀、紫外線/可見光光譜儀、多功能離子削薄機、偏光顯微鏡、動態熱機械分析儀、原子吸收光譜儀、毛細管電泳儀、熱重分析儀、示差掃瞄熱分析儀、光電轉換效率裝置、霍爾量測儀、氙弧燈光源系統、高真空蒸鍍裝置、蛋白質核酸純化工作站 、接觸角量測儀、3D表面輪廓儀等。支援教師的教學研究工作。
身為教學單位負責薪火相傳,並擔任學生與產業界橋樑之推手,本系投入數千萬經費,在中心內部環境採嚴格之溫濕度控管,各種儀器設備均順應時代潮流,包含當紅之生物科技、奈米材料科技、環保資源科技、燃料電池、半導體及PCB製程等研究領域所需,且能迎合業界需求,訓練出具有專才之學生,從事研究發展,並藉各種貴重儀器設備,讓學生瞭解各種儀器的操作及功能,並應用於奈米料材料表面分析、成分分析、生物分析、製程分析及環境有害無物質分析,使學生畢業就業時,面對各種產業界更具競爭力。本中心提供儀器分析技術產學合作計畫,以各種精密儀器設備及陣容堅強之教授群,提供業界需求,從事各項專業服務,以期許創造雙贏之市場競爭力。
- 專業環境-首重衛生安全
- 所有實驗均採無火源之電器加熱系,全國大專院校第一所採用萬抽器設備,如圖六所示。
圖六 各實驗室內之萬抽器設備照片
- 藥品儲存、廢液分類、集中處理,其設備照片由圖七所示。
圖七 藥品儲存、廢液分類等設施
- 實驗災害緊急處理系統,由圖八所示。
圖八 本系各實驗災害緊急處理系統之照片
- 研究實驗室
配合教師研究專長與發展領域重點,本系設有21間專業研究實驗室,提供優良之教學研究環境,本系設有設備新穎完善之專業實驗室如下表所示:
表二 本系之專業研究實驗室名稱
研究發展
- 優異師資研究尖端
本系教師及研究生在燃料電池、高分子與光電材料、薄膜分離、觸媒、環境及生物科技的研究均有相當傑出表現。本系因應新式及護學工程之應用已成立許多研究團隊包括
- 生化工程研究團隊:專注於生物可分解塑膠及特用化學品生化製程研究
- 燃料池研究團隊:積極開發質子交換膜燃料電池、無機/有機太陽能電池及其他型態燃料電池
- 生質能源研究團隊:專注於生物燃料電池及生質燃料技術研究
- 永續研究團隊:積極開發不同材料應用於環境保護
2010年平均每位老師SCI論文3篇以上,會議論文6篇以上,計畫金額在150萬以上。此外,本系學術研究的成果斐然,每位老師年平均所發表之SCI期開論文在全國公、私立大學化材研究所中名列前茅,本系學術論著統計(表三)及承接之研究計畫案金額統計(表四)如下﹕
表三 學術論著統計
表四 本系97-98年度承接研究計畫案金額統計 (單位:元)
以下選列本系教授之代表性研究成果,如圖九所示,分別為(1)石墨烯/碳紙及(2)奈米碳管/複合材料,可應用於電化學電容器、染敏化太陽電池對極與燃料電池觸媒載體;(3)超疏水/疏油玻璃,應用於建材防污及生物惰性膜。
圖九 本系教授之研究成果選列照片
- 貴重儀器設備
為提升學系內之研究成果發展,本系設置一精密儀器中心,由本系技術人員專責管理,並訓練本系碩博士研究生、修習儀器分析實驗課程通過之大學部專題生、本系專案計畫助理及博士後研究員操作使用,其主要貴重儀器設備如表五所示。
表五 元智大學化學工程與材料科學學系主要貴重儀器設備
設備名稱 |
照片 |
功能 |
高真空蒸鍍裝置 |
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各式元件的表面處理。 |
接觸角量測儀 |
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潔淨度之測試、固體表面親水性、疏水性、附著力探討。 |
蛋白質核酸純化工作站 |
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各樣蛋白質、核酸分子純化及其他生物分子純化製備。 |
氙弧燈光源系統 |
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模擬太陽光源,用於單晶、多晶系、染料敏化、薄膜、有機太陽能電池的效率量測。 |
氣相層析儀 |
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藥物、有機物質等成份定性及定量分析。 |
拉曼光譜儀 |
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測試物質之非極性官能基。 |
霍爾量測儀 |
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分析半導體基本特性。例如:流動性、載子濃度、電阻率、傳導性及電磁效應等。 |
光電轉換效率裝置 |
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測量光電材料光電轉換的效率值,如:光電流密度、入射光波長和入射光子流量等。 |
示差掃瞄熱分析儀-TA |
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測試材料的Tg、Tm及熱流度。 |
示差掃瞄熱分析儀-PE |
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測試材料的Tg、Tm及熱流度。 |
熱重分析儀-TA |
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測試樣品之裂解溫度、熱穩定性、材料組成及抗氧化性。 |
熱重分析儀-PE |
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測試樣品之裂解溫度、熱穩定性、材料組成及抗氧化性。 |
毛細管電泳儀 |
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全光譜掃描。 |
原子吸收光譜儀 |
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測量污泥廢水土壤中可溶解金屬含量分析。 |
動態熱機械分析儀 |
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測試材料隨溫度變化的強度、黏性、彈性、Tg點、制震效果、材料混煉效果、各種相轉變點等。 |
紫外線/可見光光譜儀 |
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芳香族及共軛結構的有機化合物,和無機錯離子的定性或定量分析。 |
霍氏紅外線光譜儀 |
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測試有機物質之官能基。 |
真實高密度儀 |
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測量固體及粉末樣品的真實密度。 |
流變儀 |
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測量彈性體、流體樣品的靜態剪切黏度、剪切模量、複合粘度及耗損模量。 |
3D表面輪廓儀 |
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膜材膜厚量測、應力量測。 |
比表面積分析儀 |
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測量固體樣品對氣體的吸附量,即可得樣品的比表面積及樣品孔隙度。 |
拉張力試驗機 |
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測試膜材之應力及應變。 |
微區能量元素分析儀 |
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物體表面元素分析。 |
場發射掃描式電子顯微鏡 |
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可觀察物體表面結構。 |
感應耦合電漿光譜儀 |
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水樣及有機樣品元素分析鑑定。 |
霍氏紅外線光譜顯微分析系統 |
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表面微小樣品( < 100 mm) 官能基分析。 |
原子力顯微鏡 |
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測量物體表面結構形狀。 |
元素分析儀 |
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可分析固體、半固體、液體樣品之碳、氫、氮、硫及氧之組成百分比。 |
X光繞射儀 |
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測量晶體結構(晶胞、晶格常數、結晶度)。 |
微區能量元素分析儀 |
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物體表面元素分析。 |
掃描式電子顯微鏡 |
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可觀察物體表面結構。 |
未來展望
本系所期望推動國際及兩岸研究合作,加強國際合作學生之交換計畫,以增廣學生視野;並結合校外資源,提升教學與研究之設備及環境,營造優質之學習與研究環境,進一步提升學生學習興趣及教學成果。
藉由強化理論課程及實用技術的結合,增設創意課程、規劃各類學程、競賽及活動,以激發學生的創作力,並培養學生創新之思維與能力。為符合產業需求之研發導向,也需加強學術與實務研究計畫,以提升研究成果。
據此,持續發展頂尖研究中心,並透過國外特聘教授聘任,加強與國際合作研究。同時推動產學合作研發,與遠東集團關係企業及中科院、工研院、國家實驗研究院等成立產學研合作聯盟。