按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,NCKU,機 械 工 程 學 系,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,1,*,第十五屆海峽兩岸機械工程技術交流會,創新超疏水微結構的物性與加工方法的研究,成功大學機械系 李森墉教授,(,創意工程,;,工程分析,;,固力與振動,),Tel:886-6-2757575 ext.62150,E-mail:,2012/7/27,於,宁夏,銀川,蓮花：出淤泥而不染，濯清漣而不妖語出宋朝周敦頤愛蓮說-蓮花具自潔能力,蓮花效應(Lotus Effect)一詞是在1997年由德國植物學家Barthlott與Neinhuis研究蓮葉外表現象時所創造出的詞語。,(,一,),簡介蓮花效應,(Lotus Effect)-1/2,-4-,蓮花效應,(Lotus Effect)-2/2,1.水珠在蓮葉外表上形成如球狀的高接觸角(Contact Angle),2.外表稍微傾斜，可讓水珠滾動並帶走外表髒污,-5-,(,二,),蓮花結構,(super-hydrophobic structures),外表具有5-15 mm大小的突柱狀(Pillar),約60nm毫,毛之表皮細胞(Epidermal Cell),2.外表上覆蓋一層約100 nm的蠟質結晶(Wax Crystal),-6-,具類蓮花結構之其他生物,約,200,種植物之樹葉,:dahlia,rose,tulips,iris,asphodels,drosera,eucalyptus and gingko biloba.,動物,:water strider legs,butterfly wings,duck feathers,cicadas.,-7-,(,三,),蓮花效應的特色,1.,防水,2.,具自潔能力,3.,固體與液體間為滑動邊界,-8-,(,四,),蓮花效應之產業應用,1.太陽能熱水器、太陽能發電面板(-自潔),2.高樓大廈之外表/玻璃惟幕(-自潔),3.古蹟維護、家庭衛浴設備(-防水/自潔),4.高山防結冰結構:纜車、輸配電塔、建築(-防水),5.機翼防結冰結構-飛航平安(-防水),6.醫院/大廈之通風管路(-自潔),7.低(水、空氣)阻力結構:泳衣、防水衣、提高機翼,昇力、降低飛機失速(-滑動邊界),8.葉克膜(ECMO)/洗腎機(-滑動邊界),9.集水膜,-9-,(,五,),發展現 況,(,產業界與學術界,)-1/2,目前研究方法,基於仿生(biomimicry)的概念,化學方式:改變外表性質 析出、塗佈奈米顆粒,物理方式:改變外表粗糙度 微機電製程:蝕刻(Etching)、,微影技術(Lithography)、轉印,-10-,發展現 況,(,產業界與學術界,)-2/2,仿生研究方法的錯失,(1)無法量產：(量產微結構主要方法是微轉印),a.無法量產納米毫毛,b.轉印微米凸狀結構時不易(air),c.在轉印製造過程,結構易產生破壞。,(2)結構強度弱，施工性缺乏,(3)工程上使用條件與,大自然者不同,-11-,(,六,),研究方向與突破,-(1/4),創新的反自然蓮花結構,-12-,接觸角,(Contact Angle),液體和固體接觸的地方形成一個角度，靜態接觸角定義為液滴在固體外表上濕潤所呈現的角度，並可表示液滴於該外表的濕潤狀態。,水的外表張力為72 mN/m，其值代表為LV液氣間界面之外表張力。,前進角與後退角,(Advancing and receding contact angle),：,滑動角,模具製造,方法,飛秒雷射加工,機械加工,(V-cut),微機電製程,樣本製造,實驗樣本製作成型,：,水滴撞擊材料外表之動態量測實驗,水滴約5 L大小，使水滴自由落下至外表，此時立刻開啟拍攝儀器，即可觀測水滴撞擊外表瞬間的變化。,研究方向與突破,-(2/4),實驗結果,(1/4),-13-,研究方向與突破,-(3/4),實驗結果,(2/4),水滴反彈情形,0 ms,9.8 ms,57.4 ms,69.6 ms,-14-,研究方向與突破,-(4/4),實驗結果,(3/4),3.8 ms,5.8 ms,6.8 ms,10.2 ms,14.6 ms,水滴撞擊傾斜之試片材料外表,水滴於具微結構外表傾斜30於14cm高處落下之反彈情形,太陽光模擬,I-V,量測系統,1.,採用（,2 cm*2 cm,）之,0.5 V,單晶太陽能模組（達逸光電有限公司），如圖所示,(,樣品厚度,：,2mm),-15-,太陽光模擬,I-V,量測,實驗結果,(4/4),(,各實驗試片之最大輸出功率,-Pmax,）,結論,1.,一創新微米結構具奈微米結構,(,蓮花結,構,),的超疏水性與自潔能力,2.,可,微轉印,技術,量產,3.,結構強度高且耐高溫、耐刮傷,4.,模具結構強度高而耐用,5.,可製成貼紙,，施工性,佳,6.,具工程與醫學應用價值,-15-,Thank you for your attention!,