現況簡介

1983年臺灣大學奉教育部轉行政院函示，增設「應用力學研究所」，培育應用力學之教師與高級研究人才，以因應國防工業及經濟建設之急需，達成人才自足及研究發展自立之目標，並期於十年內建立能與先進國家媲美之一流大學研究所。1994年「增設方案」十年期滿，員額編制核定為教師25人、研究員5人、技術員7人、職員4人、技工4人。

本所初期之組織及編制與一般大學研究所有所不同。根據「增設方案」，另設「應用力學研究所指導委員會」，由本校校長及政府有關機構副首長共9人組成，審核本所分期發展計畫，審查專案經費之運用，並對本所之教學與研究提供意見。指導委員會並特設「評議委員會」，由本校校長聘請中央研究院院士及其他應用力學資深學者若干人組成，評議本所之教學與研究。「指導委員會」及「評議委員會」之任務已於1994年「增設方案」十年期滿後結束。

1984年本所正式成立後，由本校前任孫校長伯東商請康乃爾大學借調鮑教授亦興任第一任所長，為期兩年。期滿後復商請美國紐約州立大學石溪分校借調李教授紹林為第二任所長，為期三年。1989年，鮑教授亦興復任所長，為期五年。1994年起，由本所吳教授光鐘、吳教授政忠、朱教授錦洲、劉教授佩玲、郭教授茂坤、張教授建成相繼接任所長，各任期三年。2012年由張教授家歐接任所長迄今。

師資

本所103學年度在職專任教師共31人，兼任教師2人，其中特聘教授9人，教授16人（2人合聘），副教授3人，助理教授3人。專任教師均具有國際一流大學博士學位，在研究及教學表現突出，不僅在國內獲頒各種獎項，在國際上也十分活躍，有5名獲國外重要學會會士殊榮，更有多名教師受邀擔任國際會議之大會演講，或至國外知名大學講學。

教學特色

本所教育目標在培育具有領導及獨立研究能力的力學相關領域之高級專業人才。在教學方面有三大特色：

1、理論、實驗及數學並重：

本所教學強調理論、實驗與應用數學三者並重，課程可分為三個層次。第一層次為必修課程，第二、三層次為選修課程。因此，碩士班必修課程包括電子學實驗、應用力學實驗(一)、應用數學(一)、以及動力學、彈性力學(一)、流體力學導論三門中任選一門，博士班必修的課程則包括應用力學實驗(二)、電子學實驗。選修課程則是配合研究重點，開授基本及進階二個層次的課程，進階選修課程中有許多跨領域課程，與本所教育目標、特色相符。

應力所規定學生必須修習數學、理論及實驗三方面課程，方能取得學位。不僅為學生奠定紮實的研究基礎，也提高學生調適能力，使得學生出路更為寬廣，也更能配合國家產業需求投入人力。

2、跨領域整合：

應力所有許多整合力學、生醫、資訊及機電系統等領域的研究群，碩、博士生之畢業論文亦多有從事跨領域、系統整合之研究。除此之外，為培養跨領域人才，應力所教師也常結合其他系所教師之專長，聯合開授跨領域課程，如微奈米機電系統、微光機電系統製程、設計醫用流體力學等課程，俾能迅速將研究成果融入教學中。

3、教學、研究國際化：

應力所持續幾年來，必修課全面英語授課，選修課亦鼓勵教師以英語授課，在此環境下訓練出來的學生，將來無論在學術界或在產業界，都更能適應國際化的潮流。自96年度將應用力學實驗之實驗操作手冊英文化後，所有必修及核心課程已經完全可以英語授課，其他所有的選修課程（除了專題討論外），亦都可以或已經以英語授課，因此已提供外籍生可以在應力所修得學位的環境，未來將更積極招收外籍生，以加速學生的多元化及國際化。

課程設計

(1) 專業之核心與必修課程：博士生必修課程為電子學實驗及應用力學實驗(二)，且共需修滿18學分的課程、4學分的專題討論以及畢業論文。碩士生則需修滿24學分的課程、3學分的專題討論以及畢業論文。碩士生的課程中須包括四門基本科目，分別為：電子學實驗、應用數學(一)、應用力學實驗(一)等三門，以及於動力學、彈性力學(一)、流體力學導論中任選一門。

上述核心及必修課程，每學期均開授，以利學生的課程修習及安排。

(2) 選修課程：除了核心及必修課程外，另有每年開授或每兩年開授及不定期開授之選修課程。本所開授之選修課程，共有：電磁學、智能結構振動與控制、載具動力與控制、應力波動學、生醫工程特論、微奈米機電系統、新能源技術、微光機電系統製程與設計、光機電系統設計與製造(一) (二)、壓電振動能量擷取導論、高等動力學、生物電磁學、壓電晶體波傳與聲波元件、表面電漿子導論、能源技術專題、雙曲線型守恆律、軟物質導論、現代熱流量測技術、生物實驗室系統晶片、工程科學數值方法、有限元素法特論、生醫訊號分析理論與實務、細胞微機電及微流體導論、醫用流體力學、統計熱力學、稀薄氣體動力學、壓電材料力學等。其中「有限元素法特論」課程，理論與上機實作結合，經向校方申請經費補助100萬元，以增購設備及軟體「Comsol Multiphysics」。以跨領域專題及該軟體的使用為核心教學內容，讓學生使用此軟體做跨領域的數值實驗專題，增進學生對解決跨領域問題的整合能力。

(3) 實作能力之培養：本所多數的課程及研究計畫案，皆安排有實作、實驗或實習；藉此來培養學生實作能力如電子學實驗、應用力學實驗、微奈米機電製程實習、奈米生醫實驗、奈米科技實驗，其重要目標之一是訓練修課同學自行研讀學理、儀器設備操作手冊、設計實驗方法等，每位同學均需單獨操作實驗過程並紀錄相關之數據，訓練學生除了教科書內的知識和理論以外，培養動手做、做中學以養成學生獨立思考設計工程與系統、元件的能力。對於博士班學生更要求自訂一項專題實作的題目，從研究動機、文獻探討、材料選購、設備的架設與整合、數據擷取、實驗報告的撰寫、口頭報告實作的成果呈現，雖然過程較為艱辛，但普遍獲得畢業校友和同學的認同，學生可藉由這些實作訓練獲得許多課堂教學以外的寶貴實習經驗與實務觀念。

研究概況

本所創建以來，教育宗旨即以培養數學、理與及實驗兼備之高等力學人才，並著重於國防相關課題之基礎研究，然至1994年起，本所逐漸轉型朝向符合國家當前發展所需之新興科學及技術領域。

過去30年中本所在諸多領域建立了學術實力與聲望，包括動力與控制、固體力學、熱流能源、奈米機電、生醫科技等等。近年來，本所教師更確立了三個主要的研究領域以順應力學在奈米科技發展之潮流：

1、波動與微/奈米機電系統：

在波動科技方面，研究領域含括微聲子晶體系統、表面聲波與板波濾波器及感測器。除結合微機電技術研製出以聲子晶體為反射柵極之創新超高頻(VHF)表面聲波及板波共振器外，近期亦與日本東北大學小野實驗室合作，研發製作出首例微聲子晶體式高頻石英板波濾波共振器，開啟聲子晶體在quartz MEMS領域之應用。在表面聲波感測器方面，結合高頻表面聲波元件與具白金/金鍍層之氧化鋅奈米柱，研製出可在室溫下操作之氫氣與一氧化碳氣體感測器，近期並進一步整合成手持式量測系統。

在微機電科技方面，發展仿生微致動元件、可透過光與電致動之高分子薄膜致動器以及三維光子晶體。

在智慧生活科技方面，於2008年召集27個學校、63個系所、105 位教授，向科技部爭取成立智慧生活科技區域整合中心，並於同年6月正式成為本校一級研究單位「智慧生活科技創新與整合中心」。近年來，該中心已成功地協助政府及業界推動產品及服務創新，包括協助中華電信規劃行動專門店及進行服務中心改造，並規劃未來之影音服務；為遠傳電信進行行動服務使用者研究；推動睡眠科技領域研究，並透過Springer出版世界第一本睡眠科技教科書「Introduction to Sleep Technology」；以及執行教育部智慧生活整合創新人才培育計畫，協助培養產業所需之跨領域整合創新人才；協助7-11規劃創新服務與設計ibon二代，預計於2014年上線。目前該中心正在為台大癌醫中心醫院進行使用者經驗研究與醫院創新設計，為能源國家型計畫開發節能產品與服務之使用者經驗與設計準則，並為本校規劃設計學院。

2、奈微米生物力學：

在現有成果的基礎上，我們將繼續針對生醫科技相關的基礎理論、創新技術、和重要元件及系統的開發及應用，進行多元的研究；並積極與醫界及相關業界連繫，以使所進行研究更符實際所需。目前進行的具體工作含：

(1) 創新免疫電學式感測技術。

(2) 微懸臂樑生物分子感測器的研發。

(3) 自然殺手細胞檢測晶片。

(4) 主動式微混合器的研究。

(5) C反應蛋白之布朗運動及其反應檢測。

(6) 循環腫瘤細胞偵測。

(7) 細胞研究整合晶片。

(8) 微流元件應用於癌細胞陣列之研發。

(9) 細胞膜生理晶片。

(10)微流體晶片應用於人類精子之研究。

(11)廣義介電泳的理論、實驗與應用。

(12)電紡奈米絲技術的研發。

(13)氣體感測系統的開發。

(14)整合創新電誘導型定錨分子材料以進行生物分子親和力辨識之儀器開發計畫

(15)孔洞駐極體的儲電機制探討與智慧型結構駐極體換能器在空間聲場的應用。

(16)駐極體材料與駐極體揚聲器的應用開發。

(17)次波長貝索光束直寫儀的研究與開發。

(18)創新光場相機的開發。

(19)整合阻抗分析、光學檢測和光流體晶片的定點照護系統之開發與系統驗證

(20)高效能流式細胞儀的開發

(21)高倍率蛋白質濃縮系統

(22)自動化心臟藥物篩檢平台開發

3、跨尺度力學系統：

針對跨尺度力學系統，建立有效的力學/數學模型，進行分析、實驗與計算，相互驗證以提出新穎的學說與實驗技術。力學一詞隨時代的進步，及跨領域科技的整合趨勢下，已被賦予更積極的意義，其範疇延伸至熱學、電磁學、量子力學與統計力學甚至於化學，其學術與應用議題幾乎觸及現代科技的每一角落。此研究群規劃四個在分析與計算方法上有共通性的子題，研究其前瞻性問題，並進行關鍵性量測以提供必要的參數與實驗證據。

(1) 在微觀力學中，發展完成一完整量子力學力場，結合分子動力學模擬的方法，並應用於甲烷、矽鍺、二甲醚及水的結構，熱力學及力學性質的探討。最近延伸本研究到多重氫鍵系統，例如醯胺類高分子，並研究其多質子躍遷之動力學。我們的模擬結果廣泛地符合中子散射、光散射及各式光譜之實驗結果，並能有效預測新的測量。此外，建立一半經典波茲曼傳輸之微觀—宏觀分割多尺度計算方法，能有效地在非平衡區解微觀分佈函數，在連續流區解Euler(歐拉)或Navier-Stokes方程，並克服在鬆弛時間很小(Kn數很小時)，積分時步也隨著變小的穩定計算限制。可更適用於廣義載子傳輸，應用更廣。同時在奈、微米結構力學、強介面與固有值問題。我們最近發展基於均勻分析之平均場原理—適用於所有維度之連續體—來探索微、奈米結構-如聲子晶體或電漿子晶體-之宏觀尺度表現，以連結細微結構與頻帶/頻隙之關係，並探索其中物理參數對力學及光學性質之影響。

(2) 在材料力學方面，研究方向係以力學之觀念與方法為基礎，藉由現代數學模型的建立與數值模擬，整合不同領域之思維，應用於材料的創新與研發上。研究對象為智慧型材料，包括形狀記憶合金、鐵電/壓電材料、磁致伸縮材料、鐵磁形狀記憶合金與近年來相當熱門且具前瞻性之「多鐵材料」等。研究主題包括智慧型材料理論分析、數值模擬與實驗驗證，近年來並開發智慧型材料作為能量轉換儲存系統之應用，如壓電振動能量擷取研究。此外，在新興軟物質材料的研究上，正進行(a) 在微觀尺度下以雷射作為溫度調制與量測的工具，研究以光學方式控制滲透壓與實現非平衡枯竭力對膠體系統的動態操作；以來(b) 以非對稱粒子對光與電的響應，實現薪型態的膠體泳動，包括自熱泳(self-thermophoresis)與誘導電荷電泳 (induced charge electrophoresis)等研究。

(3) 超音波散射密度影像原理、技術及其應用。我們開發一套基於力學散射特性的功能性超音波散射密度影像技術，可探測組織內散射體(雜質)的分佈(密度)，以區分組織密度、彈性、以及濃度等相關的力學特性，進而可判定組織性質的好壞程度。

(4) 氣動力及控制。我們在昆蟲飛行空動力學，已針對果蠅及蜻蜓的簡化懸停運動，發展出完備的力元理論，以分析非定常流場諸般結構，如表面渦度、體渦度、翼表速度及附加質量之效應對懸停升力貢獻之分析，其成果皆刊登在相關領域的頂級期刊上。同時，已將此理論應用於三維可撓性昆蟲翅翼之推力與升力之分析。

(5) 在環境流體力學方面，目前已建立多尺度環境流體數值模式，以模擬及預測河口環境包括鹽分，泥砂，波浪，水動力等變化，該模式已應用於美國舊金山灣並持續與加州大學柏克萊分校及美國地調所的團隊共同完成參數的校正，目前亦開始與國研院台灣颱風洪水研究中心合作應用於台灣西南海岸，主要作為日後暴潮模擬及預測的主要工具。

硬體設備

應用力學館設施完善，館內設有教師研究室30間，學生研究室12間。階梯大教室2間，普通教室4間，共約可容納247人。實驗室有教學實驗室（電子學、材料、流力、動力、奈米力學、奈米生醫、微奈米元件製程、金工場）及研究實驗室25間；研究實驗室由32平方公尺至307平方公尺不等。

材料領域近期研究