成功大學資源工程學系-資源材料及再生組簡介

資源工程學系係基於人類對資源之開發、利用、再生與處置等需求，所設立的教學與研究機構。本系所稱之資源包括：能源資源、礦物資源、水土資源等天然資源及由產業所產出之再生資源。本系前身為「電氣化學系」，後擴充為「礦冶工程學系」，民國六十三年礦冶工程系分成兩系，其中之「礦業及石油工程學系」即為本系，民國八十一年，為符合時代需求，改名為「資源工程學系」，以肩負訓練資源開發、利用、再生與處置人才以及推動研究發展之社會使命。本系設有大學部及研究所，頒授畢業生學士、碩士及博士學位，形成一完整的高等教育與研究體系，已培養很多資源開發方面的高級研究人力。對資源開發與利用，礦物材料科學及資源再生有興趣及抱負的青年學子們，本系乃是最佳選擇。

本系大學部教學重點分為二個方向：
(1)資源開發與地質工程
(2)礦物工程與資源再生。

開授的專業課程包括地質學、礦物學(含結晶學)、岩石學、工程力學、材料力學、岩土工程、石油工程、資源開發、資源處理工程、陶瓷工程、工程地質、礦物材料、粉體科學、資源再生及水文地質等，學生在大一、大二修畢必修課程後，自大三開始即可修習多樣化的選修課程及校外實習。

本系研究所分為資源開發與保育組、資源材料及再生組及資源管理經濟組等三組其主要教學內容分述如下:

一、資源開發與保育組

主要教學內容為
(1)資源開發工程
(2)地質工程與地下水工程
(3)水資源(含地下水、地表水、溫泉)
(4)石油與天然氣工程
(5)炸藥與爆破工程
(6)水文地質
(7)岩體工程

二、資源材料及再生組

主要教學內容為
(1)礦物材料科學與工程
(2)陶瓷材料工程
(3)資源回收與再生
(4)高科技功能材料

三、資源管理及經濟組

主要教學內容為
(1)資源經濟與管理
(2)資源與環境系統分析
(3)資源經濟與資源永續發展
(4)石油策略與管理

其中研究領域屬於材料學門的是資源材料及再生研究組，其研究領域分為:

(1) 奈米科技於礦物及陶瓷材料之應用

(2) 廢棄物中資源之回收及再生

(3) 替代性礦物之開發及礦物應用功能之提昇

(4) 同位素及有機示蹤技術之研究與應用

(5) 土壤與地下水污染整治

目前資源材料及再生研究組研究領域歸屬於材料學門之師資共有七位，如下

姓名	職務	研究領域	實驗室
顏富士	教授	應用礦物學粉體技術陶瓷工程地球化學	粉體實驗室
申永輝	教授	浮選學濕法冶金應用黏土礦物應用選礦學中之浮選分離與濕法冶金技術及原理於廢棄物中有價金屬回收與工業原料之純化。	表面及黏土礦物實驗室及選礦實驗室
黃啟原	教授	陶瓷科學結晶化學 X光繞射分析陶瓷高溫分析	陶瓷研究室
向性一	教授	電子陶瓷陶瓷製程厚膜工程粉末工程薄膜太陽能電池吸光層	電磁光陶瓷研究室
雷大同	副教授	凝聚選礦表面化學	表面化學及分子工程實驗室
吳毓純	助理教授	Sol-gel材料製程奈米材料製程材料物理化學性質分析螢光材料製程與分析光波導材料元件奈米結構分析
黃紀嚴	講師	高分子複合材料礦物分析陶瓷工程	複合材料實驗室

此外本系已建立完整之實驗及分析設備，分散於:

資源再生實驗室:顎碎機、篩分機、高強度動態磁選機、高強度感應式磁選機、搖洗桌、浮選機、粒徑分析儀、雷射式、沉降/離心式等。

粉體實驗室: 比表面積及微孔分析儀(Micromeritics) 、真比重計(Micromeritics)。

礦物光譜實驗室: 拉曼光譜及傅立葉紅外線分析儀。

X光繞射及電子顯微鏡分析室: 三套XRD、XRF及 SEM分析設備。

高溫分析實驗室: 二套Netzch DTA/TG、熱膨脹分析儀。

表面化學實驗室: UV/VIS光譜儀、原子吸收光譜儀、Haake流變性質測定儀、Brookfield黏度計、雷射粒徑及表面電位分析儀、全有機碳分析儀。

陶瓷研究室:阻抗分析儀(Agilent 4284A LCR Meter) 、水銀孔隙儀(Porosimetry)、慢速切割機(Low Speed Saw)、慢速研磨機(Low Speed Grinder & Polisher)、攪拌研磨機(Attritor)。

電磁光陶瓷實驗室: 粉末製程設備如三度空間混合機、三維震動球磨機、超音波破碎機、 1100℃、1200℃及1500℃高溫爐、超臨界二氧化碳設備、冷均壓機、超臨界水設備 (500℃)、Parr水熱系統(300℃)、球磨機、紅外線乾燥箱、1500℃管狀還原氣氛爐、1600oC玻璃熔煉爐、硒化爐等。多項厚膜及低溫共燒陶瓷製程(刮刀成型機、網印機、三軸滾輪、減壓濃縮設備、旋鍍機、熱壓堆疊機)、Agilent 4291B (附磁性及介電量測治具)、變阻器量測儀(I-V)、-50 oC-150oC恆溫阻抗分析系統。塗料物性量測：鉛筆硬度計、耐磨耗測定儀、附著力測定儀。

自然資源是人類生存和發展不可缺少的物質基礎，能源與資源短缺是經濟發展與國家安全面臨的一個嚴峻挑戰。隨著經濟的持續、快速發展，資源、能源與環境已經逐漸成為制約我國經濟與社會可持續發展的三大瓶頸。合理應對和解決上述能源、資源和環境領域的關鍵問題是台灣乃至全世界的迫切需求。為此，本系材料及再生研究組結合本系及鄰近大學相關師資成立了國內首個奈米粉體科技研究中心，針對能源、資源和環境領域的關鍵問題開展教學和人才培養工作。該專業的教學內容集中在：1）新能源開發與利用；2）資源高效與清潔利用。此中心的前身為成功大學資源工程系粉體實驗室（成立於1976）的『氧化鋁系列陶瓷的毫微米製程理論與技術整合研究群』，由其轉換擴大而來。其成立宗旨為在前瞻性、低能耗、低污染之前提下，從事奈米級氧化物粉末的生成、合成、利用後之回收再利用、及粉體特性及其新功能相關之技術開發研究。本中心預定延續並整合過去之研究成果，為本校及社會建立一合成奈米級原料粉末及材料之研究平台。本中心也預計可透過各類重點研發成果，建立產學聯盟及國際合作，冀以參與提升本國產業之研發及生產能力，達成永續發展的產業與經濟（圖1 研究中心發展願景）。

奈米粉體科技研究中心在2002年完成以相變原理，利用傳統熱處理技術生產奈米級（粒徑50-150 nm）高純度α-Al2O3粉末，領先國際，進入商業生產而成為目前國際間能製造出奈米級（粒徑< 100 nm）α-Al2O3粉末、並有能力具體生產，提供市場需要之研究單位。本中心因此擬有長期工作研究計畫。並於2003-2010年間參與經濟部學界科專技術開發工作，進行兩期「高功能奈米級Al2O3粉末之製程及應用技術開發計畫」。目前正執行第三期經濟部學界科專計畫。其中第一、二期工作分別順利完成奈米級Al2O3粉末之製程技術及應用技術之開發。第三期計畫則以落實前兩期工作為重點。經評估確實可與中心成立宗旨：前瞻性、低能耗、低污染一致，又能清潔環境，且能與達資源永續經營之目的相符。第三期計畫選擇以建立綠能產業，將成果落實於新一代清潔汽車燃油廢氣之技術開發為主軸，期於三年內在國內建立國際級汽車觸媒轉化器之產業，在近200億美元的國際市場上嶄露頭角。

圖1 奈米粉體科技研究中心發展願景。

現執行之第三期(2011-2014)經濟部學界科專計畫仍建立在奈米粉體科技研究中心擁有之三項核心技術及一資料庫核（圖2）上。三項核心技術為（1）基礎粉體合成製作、（2）粉體分散及分級、及（3）粉體表面性質調整。其將承接過去兩期奈米級氧化鋁粉末製造與應用技術開發成果，開啟前瞻型汽車觸媒轉化器的製造，並與落實至商業化生產。其成果將可在國內外建立清潔空氣產業鏈，進入200億美元之汽車觸媒轉化器國際市場。所製造之觸媒轉化器其功能直接進入環保四及五期（預定2015年起執行）之廢氣排放規格。其使用壽命可由目前的80,000公里提升至150,000公里，但貴金屬用量則可減少20 %以上。

圖2 奈米α- Al2O3粉末合成與應用核心技術。

此外新能源開發與利用亦為本系之重點研究領域。石油等傳統化石能源終有耗盡的一天。能否早日實現再生能源對於傳統化石能源的有效替代，事關人類社會存亡之大計。當前可再生能源的開發和利用存在許多瓶頸問題，例如，能量轉化效率有待進一步提高，經濟成本需進一步降低及二氧化碳之捕捉、儲存、配送等環節有待技術革新等等。本系多個實驗室亦與業界合作進行低成本高效率之薄膜銅銦鎵硒奈米粉末、漿料、靶材及吸光層薄膜研究，成果豐碩。目前本系亦結合多位教授已執行兩期國科會能源國家計畫-二氧化碳地質封存研究，此項研究成果將作為未來中國石油公司進行二氧化碳地質封存之參考。

固體廢棄物的有效利用，也是我國發展資源循環及永續發展的重點環節。本系針對上述重點問題，進行資源與清潔利用方向的教學和人才培養工作，以滿足資源循環及永續發展社會的需求。目前與本校永續發展中心合作執行三年期(2012-2015)之經濟部依頒行學界科專計畫-半導體廢料回收及稀有金屬純化精煉技術研發，希望能針對半導體及綠能產業所衍生之事業廢棄物進行有效之回收及再利用。

此外本系利用粉末工程及新型礦物合成技術發展被動元件材料及製程之研究及教學上亦成果豐碩，不但已執行多項開發型產學合作計畫、與本校電機系教授合作組成成功大學電子陶瓷科技中心執行在地型產業加值學界科專計畫-新世代積層陶瓷電容器開發學界科專計畫。並已培養多位被動元件上櫃上市公司之董事長、總經理及研發主管，顯示其在粉體及陶瓷工程教學上之卓越成果。