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0206 利用聚苯乙烯磺酸鹽修飾之橋狀薄膜式奈米力學感測器應用於檢測水質與人體血清中的鉛離子之研究
振庭 高 and 毅廣 顏
監測水生生態系統中的有毒金屬離子是一個重要問題，因為這些污染物可能對人類健康和環境造成嚴重影響，其中的鉛(Pb)是劇毒的金屬污染物。鉛離子對生物和環境造成的影響受到世界關注，有許多地方飲用水的鉛離子濃度已大於標準值，鉛離子的累積會導致人體器官和組織中的神經系統功能障礙，貧血，心血管疾病及生長障礙等。鉛離子已經對公共健康造成巨大的威脅，許多國家已經限制食物、水、生活用品及血液中的鉛離子含量，藉此減少鉛中毒的發生因此本研究選擇以重金屬鉛(Pb)離子為檢測物質，在水溶液中重金屬離子濃度感測，以開發微型感測晶片。
本研究使用CMOS-MEMS標準製程，製作以力學感測機制的壓阻式橋狀薄膜感測晶片，以懸臂量理論作為基礎來設計一個微橋狀薄膜之感測器，感測器運用導電高分子為PEDOT：PSS作為感測層表面產生的奈米應力，可造成橋狀薄膜產生應力及應變，讓壓阻感測層產生壓阻效應，使電阻訊號改變，進而進行重金屬離子的感測。橋狀薄膜晶片在實驗前要先以0.1M的鹽酸(Hcl)、去離子水(DI water)、0.1M的氫氧化鈉(NaOh) 、去離子水(DI water)及酒精依這此順序清洗晶片共10分鐘，以確保之後的實驗步驟能確實完成。修飾導電高分子在橋狀薄膜式晶片表面。本研究所使用的導電高分子為PEDOT：PSS，由於此材料擁有成膜性，在經過烘烤後可以在晶片表面形成一片薄膜。進行熱補償效應系統的量測，完成熱效應補償後，以空氣為量測基準，在空氣環境下訊號穩定約5分鐘後，以微量吸管吸取10µl的待測血清，滴在晶片上，等待鉛離子與晶片表面的導電高分子反應，產生應力應變。通過薄膜產生應力應變後，造成晶片的電阻值變化訊號後，大約在5-10分鐘內訊號會平穩，以此方法進行多種濃度的檢測，並比較不同濃度下的訊號。
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0248 高溫固相燒結法製備高壓正極材料LiNi0.5Mn1.5O4之研究
顧庭 陳, 懷恩 林, 毓軒 蘇, 茂昆 吳, 柏葦 紀 and 孟真 吳
發展高壓正極材料是實現高能量密度鋰離子電池的關鍵因素[1-2]。LiNi０.５Mn1.5O4 (LNMO)具有高達4.7 V的放電平台、倍率性能優異和較低的成本等等的優點[3]。隨著電動車產業的普及，由於LNMO電壓較高，對於開發電動車用電池具相當潛力。本研究利用高溫固相燒結法製作鋰鎳錳氧金屬氧化物材料，於750°C和900°C的高溫燒結10小時以獲得鋰離子電池正極金屬氧化物材料。結果表示於900°C高溫燒結後的金屬氧化物具有最好的循環性能，以0.1C-rate的電流循環30次，放電比容量能保持為124mAh/g，庫倫效率高達93%。
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0205 雷射激發石墨烯/聚苯胺複合紙基化學電阻式鎘離子感測器之研究
巧薇 李 and 毅廣 顏
在鎘離子對人體危害濃度規定中，美國國家環境保護局定義飲用水鎘含量為0.04 ppm與美國食品藥品監督管理局規定罐裝飲用水的鎘含量不得超過0.005 ppm，因此在本項研究中以開發檢測0.01 至100 ppm濃度的鎘離子紙基化學電阻式感測器。在本研究中使用Whatman®濾紙為基板來製作的化學電阻感測器，以利用雷射打在聚酰亚胺薄片上，激發出石墨烯，刮取下來的石墨烯粉末與二甲基甲醯胺混合，再將聚苯胺與二甲亞楓混合後，與石墨烯溶液混合成G/PANI的複合材料，滴於以蠟定義好的濾紙上，放入烤箱烘乾。當鎘離子溶液滴至紙基化學電阻感測器上，會產生電阻改變，藉由數位電表量測，可得到不同濃度的離子溶液之電阻值的變化率。紙基化學電阻感測器具有很高的靈敏度和可重複性，可檢測液體。由於以紙為基材來製造感測器，因此製程成本也比其他技術低。聚苯胺具有良好的感測效果，因此可以測量低濃度的有害液體，儘管聚苯胺具有導電性，但是聚苯胺本身不能同時用作導電層和感測層。由於感測器是設計在紙上，導致無法在同一感測器上進行不同濃度以及重複性的量測，並且使用不同感測器分別測量相同濃度來驗證此感測器的靈敏度是否一致的實驗，由於製程技術的問題導致每個感測器的差異(薄膜厚度、電阻值等)存在。
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0247 溶熱法製備中空Fe3O4球體於超級電容器負極材料之應用
yang-ming Lee and 懷恩 林
隨著科技日新月異和人類生活水準的提升，工業化產生之廢熱、廢氣及廢料導致地球暖化的問題日益嚴重，為減緩科技對環境帶來的破壞，世界各國開始重視且著手發展永續性的再生潔淨能源，如風力、太陽能等，希望透過再生能源降低各種廢氣的排放。再生能源作為石化燃料的替代方案常受限於其間歇性的能量供應，因此如何設計高性能的儲能系統為促進永續能源發展的重要課題。近年來各種消費性電子產品及電動車的興起，都需要有性能穩定、使用壽命長及電容量大的儲能元件。目前，儲能元件可區分為兩類，分別為電容器(Capacitor)和可充電電池(Rechargeable battery)。傳統電容器的優點在於可快速充放電、使用壽命長及高功率密度等特點，但由於其相對於電池較低的能量密度，時常無法滿足部分電子元件的需求，因而必須以串並聯型式連接、導致元件工本、設計難度及元件重量增加。可充電電池雖然具有理想的能量密度，但無法進行快速的充放電，且其功率密度相對較低，較不適用於需求大功率輸出的傳動元件。為了解決以上的問題，學者們開發出超級電容器(Supercapacitor)，其涵蓋傳統電容器及可充電電池的優點，可謂儲能元件產業的明日之星。
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0210 以微流體裝置製備無機奈米管複合材導電生物絲
俞瑄 陳 and 毅廣 顏
導電複合纖維是將導電分子混和於纖維中，近幾年由於電子產品的進步，使導電纖維備的研究受關注，用於人體運動測量或醫學監測的自適應傳感器在可穿戴電子設備的應用中，需要由柔軟和導電材料組成的，能夠伸縮適應人體變形的纖維基設備；濕法紡絲法製備的蠶絲蛋白在生物醫學和生物技術方面的應用而受到廣泛關注，蠶絲蛋白結構和性能適合作為生物技術應用領域的高性能纖維；本研究使用微流體系統與濕法紡絲法，將二硫化鎢添加入蠶絲蛋白溶液中，在導電方面，顯示二硫化鎢對絲纖維產生導電性，也證實了本研究中的微流控紡絲技術具有其優勢和潛在價值。
本研究利用研究中，使用微流體進行濕式紡絲，在蠶絲蛋白溶液中添加氯化鈣並利用海藻酸鈉成絲作為輔助成絲，由於海藻酸與二價金屬子Ca2+產生交聯反應，形成具有三維架構的水膠，將絲蛋白包覆其中，並於成絲後並放入乙醇做為浴槽進行脫水與收集。從圖二應力應變圖可得知未添加蠶絲蛋白與二硫化鎢時應力約為7 MPa，當添加蠶絲蛋白後提升至10 MPa，而二硫化鎢更提高應力至20 MPa，由此可發現添加導電材料後應力沒有變弱反而增強了應力應變；在導電方面，根據電導率公式σ=l/ρ，分別帶入電阻率ρ為550 Ω•m得出電導率σ為0.0018 S/m。
本研究採用微流體系統結合濕式紡絲技術，其製備方面製作簡單、系統微小化，相對於傳統機台，只需微量試劑即能達到相同產品，在導電纖維方面因添加絲蛋白與導電材料，增添纖維中的物性，適合做為未來開發新型紡織及生醫材料的方法。綜合以上結果來看，微流體紡絲技術還是有諸多的發展空間和潛在價值存在。
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0237 雷射刻紋及圖案化製造具超疏水性石墨烯樣板應用於藥物微粒製備
柏伸 陳, 允馨 楊 and 釋鋒 曾
近年來，隨著醫療水準的進步、生活水準的提高，人民的平均壽命逐年上升，對於藥物的需求也隨之提高。對於不同疾病，所需的藥物類型也不盡相同，為提升藥物對疾病產生的效果，藥物控制技術具有極大的重要性。譬如針對鹼性的藥物，若是直接服用進入胃部，可能會破壞胃酸，造成胃腸道不舒服、噁心、胃潰瘍副作用，將藥物顆粒化填裝於膠囊內，進入腸道進行吸收可減少藥物損失及提升藥物效果並排除胃部吸收所產生之副作用。藥物顆粒技術是利用物理切割、化學合成等方法將藥物控制成特定尺寸之技術。傳統的物理微粉化技術中，所需之設備成本不低，適合大量生產已商業化之藥物，較不適用於尚在試驗階段之藥物開發。因此本實驗希望能以低成本和簡易的方式開發出可少量生產試驗中藥物的方法。本研究之目的為開發出一可將液態藥物直接烤乾之疏水性樣板，以氧化鋁(Al2O3)陶瓷作為基板，將石墨烯(Graphene)作為表面塗層，利用石墨烯網印製程塗佈於陶瓷基板上，再使用波長為1064 nm光纖雷射對石墨烯表面進行刻紋及圖案化處理，藉此表面產生可調控之疏水性樣板，且由於石墨烯的導電特性可通電直接將藥物烤乾得到藥物微粒。
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0277 Simultaneous Multiple-Droplet Generation on Digital Microfluidics Chip
Yu-Hsiang Cheng, Yen-Wen Lu and Shih-Kang Fan
A novel splitting method on electrowetting-based digital microfluidics (DMF) chip is proposed. It requires a two-step actuation control: The liquid is first stretched into the row-electrode and then split by the semicircle electrode array to simultaneously generate multiple droplets. The number of the droplets depends on the length and number of the row-electrodes, and about 30 droplets are successfully generated with a volume ranging from 10 to 14 nanoliters in the test. It shows the great potential for parallel multiple analyses or digital nucleic acid amplification tests on DMF chips.
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