聯合大學玻璃及光纖材料研究中心簡介

 

『玻璃及光纖材料研究中心』為聯合大學校級研究中心之一，成立於民國90年，其主要任務在傳承過去40餘年本校於玻璃材料教育與研究之經驗，匯集校內、外資源，共同致力於提升國內玻璃相關之技術與研發能力，強化我國在玻璃材料科學及工業上的競爭能力。

本中心由本校跨系所教師組成，結合了材料、光電、機械、化工、能源、與工設等領域的研究人員，設有4個實驗室（光纖製程實驗室、玻璃製程實驗室、玻璃性質分析實驗室(一)、玻璃性質分析實驗室(二)等）。在研究團隊的努力下，近年來更獲得經濟部、科技部、教育部等單位的經費補助，進行各項先進之玻璃材料研究，累積雄厚的經驗與數據庫，目前中心擁有玻璃相關專利43件，技術移轉15件，金額超過500萬元，同時也建構完整的玻璃製程與檢測分析設備。

中心另於2013年2月成立”玻璃技術與製造合作聯盟”，結合材料、機械、奈米科學、生物醫學影像暨放射、化工、能源、工設等領域的專業人員，與廠商會員分享最新的產業及學術新知，提供產業技術諮議的服務，協助會員間相互合作與規劃結合導向，衍生其他可能性之產學合作、實質技術移轉或新創公司的成立。此外聯盟已建置服務平台，協助會員對企業產品進行分析與研究，藉由中心的設備操作與人員的培訓，減少產業購置分析儀器的成本，與降低委外分析的費用。

實驗室

1.玻璃製程實驗室

是把玻璃從原料配製，再經高溫加熱熔融變成玻璃膏，澆鑄至模具鋼板上使玻璃成形後放入退火爐退火消除內部應力的實驗室。實驗室裡有調配原料用的實驗桌、儲存藥品的防潮藥品櫃、量秤原料的精密電子天秤、熔製玻璃的高溫電爐、退火爐以及玻璃研磨拋光機等等，此外還有玻璃高溫黏度儀，可加熱至1500^oC，得知黏度曲線對玻璃後續的加工有很大的幫助。

高溫玻璃熔爐	高溫玻璃黏度儀

 

2.光纖製程實驗室

 一般光纖預製體生產使用MCVD（改進的化學氣相沉積）方法製作光棒，這是一個高成本的生產技術。本實驗設備為降低成本，早期利用內外雙坩堝抽製光纖，可隨時變換core與clad的成分，不須利用昂貴的生產設備及過程降低所需的成本，後來改良成類棒管預型體的方式，改善光纖品質且開發多種特殊規格光纖，例如單模光纖(single mode fiber)、雙層纖殼光纖(double-clad fiber)、D型光纖(D-shaped fiber)。在測量線徑上，利用雷射線徑量測控制，測量X-Y雙軸線徑，可把光纖控制在符合的規格內，例如市售規格125μm ，配合線徑監測回饋裝置，可自動調整轉速及線徑的關係，也可利用X-Y雙軸線徑調整光纖的真圓度。此光纖抽製設備更是國內第一座自行組裝設計的光纖抽製裝置，可大量降低光纖抽絲塔設備購置的經費。

光纖抽絲塔結構外觀	雙坩堝法與類棒管法設計示意圖
摻鐿雷射光纖	摻鉺雷射玻璃

 

3.玻璃性質分析實驗室(一)

玻璃性質實驗室(一)主要為測量玻璃光學性質之實驗室，實驗室裡主要儀器有PL螢光光譜儀、稜鏡偶合儀、傅立葉轉換紅外光譜儀。

PL螢光光譜儀(一)	PL螢光光譜儀(二)

PL螢光光譜儀是利用激發光源打入待測的玻璃試片，量測試片吸收雷射能量後放出的特殊螢光，可做出螢光激發-放射光譜，圖一儀器量測範圍在200－800 nm，圖二儀器量測範圍在800－1600 nm，並可利用訊號鎖膜的方法比較入射光源以及偵測器接收到的信號光源之相位差可計算出此玻璃螢光的lifetime。

稜鏡耦合儀

稜鏡耦合儀是利用全反射的原理，量測玻璃樣品之折射率。量測波長為654、594、473nm，使用三種波長量測後之折射率可進一步算出Abbe number，其折射率量測範圍在1.54－2.4內。

傅立葉轉換紅外光譜(FTIR)

傅立葉轉換紅外光譜(FTIR)是利用干涉儀產生干涉圖譜經由傅立葉轉換成IR的光譜。由IR光譜中可得到各種有機物官能基的振動光譜，也可量測玻璃中的鍵結，量測波數範圍在400－4000 cm^-1。

 

4.玻璃性質分析實驗室(二)

射頻濺鍍機 (RF sputter)

鍍膜的應用相當廣泛，在許多半導體製程、光學玻璃方面等等都使用到濺鍍製程。射頻濺鍍機是利用物理方法的鍍薄膜儀器。其內部運作基本配置於一真空腔體，具有濺鍍激發槍產生電漿。鍍膜原理是在真空腔體中產生高能電漿，利用電漿衝撞靶材(欲鍍物:金屬、陶瓷，或半導體材料)，將靶材原子撞擊出表面，使靶材原子附著沉積在基板上。在靶材與基板之間導入直流電或交流電，靶材為陰極，基板為陽極，而電漿中的離子帶正電(一般使用氬氣使其激發為帶正電電漿)，這些正電離子會往陰極移動，撞擊表面，而被撞出的靶材原子往陽極基板移動，最後沉積在表層。

薄膜製程可控制腔體中的氣體流量，通入其他氣體，基板加熱溫度來改變其製程因素。使用濺鍍方法的薄膜相較其他物理沉積薄膜製程(如蒸鍍等等..)可精確控制製程的參數，其成分控制較佳，能選用的鍍附材料較廣。而相較於一般化學沉積方法(CVD)，使用濺鍍的薄膜較緻密。

射頻濺鍍機：

高折射率量測系統

 

貴儀中心

本中心提供下列各項儀器使用服務，歡迎公私立大專院校及研究機構之研究人員來電預約使用時間。本中心並會依需要酌收材料成本及使用費用，歡迎多加利用。

 

儀器服務 :

‧ 電氣超高溫氣氛燒結爐

‧ 高溫玻璃熔爐

‧ 磷酸鹽玻璃光纖專用抽絲爐

‧ 高功率半導體雷射器

‧ 微型光波長可調濾波器

‧ 光纖光功率計

‧ 分光光譜儀

‧ Abbe折射儀

‧ 線上直徑監測儀

‧ 玻璃高溫黏度儀

‧ 射頻磁控濺射鍍膜系統(RF)

‧ 高折射率量測系統(稜鏡耦合儀)

Abbe折射儀	Beam Bending Viscometer

 

未來展望

在產業合作方面，輔導相關玻璃廠商，進行產學合作或技術移轉，培養跨領域的玻璃人才；中心亦不定期舉辦各項研討會，藉此增進相關領域人員之交流，吸收產業及學術新知。

未來更將加強與國際知名玻璃研究機構合作，吸收更多的玻璃技術與經驗，使本中心在玻璃領域之研究可與世界接軌，並計畫將研究成果推廣至業界，為台灣的玻璃產業注入新的格局。

 

未來任務

一、優化產業：促進玻璃技術產業間之合作，以提昇產業體系之健全發展。

二、支援產業實務：提供廠商玻璃專業知識，並協助取得政府部門相關產學計畫。

三、建立檢測規範：提供玻璃產業界玻璃製程與檢測技術專業服務。

四、使玻璃更具特色與市場競爭：輔導廠商開發新產品或新技術並參與玻璃技術國際性產業協商與活動，蒐集最新國際玻璃技術發展趨勢。

 

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國立高雄大學「扣件及鋼鐵技術研究中心」

 

高大扣件中心簡介

台灣螺絲產業鏈成熟，發展已有60多年歷史，我國所生產的螺絲佔全世界超過六分之一，其外銷量居全球第一，全台灣廠商數逾1,000家，相關從業人員達2萬人以上，故有「世界螺絲王國」之稱號。而台灣規模最大的扣件產業聚落正座落於南部的台南及高雄地區，其中高雄地區又以橋頭、岡山地區為主，而國立高雄大學正好位於兩區之交界處，故因本校具有地緣地利之便，並藉由學術研究單位之研發與檢測能量結合大高雄扣件業進行產學合作，透過產學合作的機制瞭解產業之需求與生產技術層面，同時也能使得扣件業者瞭解學術研究單位之研究能量及資源，尋找共同合作之空間以發揮社會資源之最大利益。故基於上述之理由，遂成立「扣件及鋼鐵技術研究中心」。

本中心營運方向以提供(1)相關從業人員教育訓練、(2)提供工商業委託分析服務與技術諮詢、(3)提供扣件相關資訊交流為主，譬如承辦「鋼鐵金相實作及解析進修班」，與會人員為產業界之員工，課程結合理論與實務之概念，不僅讓學員實際操作如何製備觀察顯微組織及機械性質之流程，更邀請中鋼公司專家針對實際產業上會遇到的問題進行解說，過去幾年來學員反應熱烈，已成為本中心每年固定舉辦之教育訓練。「工業委託服務案」自中心成立至今，也承辦多件，包含扣件業者、精密製造業者等廠商，針對材料分析、技術諮詢等内容。提供扣件相關資訊交流部分，中心成立「扣件及鋼鐵技術研究中心網站」，產業界可透過該網站得知產業相關訊息、研討會或中心月報等相關資訊，也可透過該網站進行工業委託服務案之諮詢等事宜。

本中心經營模式為「自給自足」，故於98年成立迄今，積極向外部爭取相關資源，包含科技部、中鋼公司、金屬中心與產業界等。例如針對抗菌議題進行新型鋼鐵材料之開發，期望對於國内五金業者能提升經濟附加價值；也執行歐盟科研架構計畫，其屬多國參與開發性計畫。產學合作也與鋼鐵業之龍頭－中國鋼鐵股份有限公司維持長期合作關係，已建立「台灣扣件產業資訊平台」，期能促進國内相關業者於平台進行交流；學術研究方面包含新材料或新技術之開發，並透過市場調查找出未來鋼鐵產業之發展方向。過去也向教育部提出102年度「產業碩士專班」，為了彌補國内扣件產業之研發人力不足之問題而增設之班級，並透過實際之業界實習，從產線上找出適合做為畢業論文之題目，不僅能讓學生學習相關技能，更能為公司找出解決方法。此外，並承接多筆工業委託服務案，產業界可透過本服務案，獲得公司欲解決之困難或技術諮詢。

 

中心之研究與發展

本研究中心目前於學術研究上乃持續針對鋼鐵產業開發新材料，也可應用於汽車工業，研發具革命性的新材料；另外在表面處理技術方面，即進一步改善傳統熱處理方式，結合多元化的方法並導入擴散行為予以提升材料表面性質，以強化韌性、剛性與抗蝕性等特性，並同時持續於材料改質，以開發並推廣鋼鐵材料日常生活之用途，提升生活衛生安全與品質。至於在產業方面的特色，即瞭解業者在技術上的問題，透過本中心予以輔導，如協助業界撰寫計畫書提出產學研之計畫，目的在於開發新產品或是精進技術層次，甚至增加產品的附加價值。同時藉由教育訓練的方式協助從業人員於專業本能上的再教育，讓工作與專業完全結合。故本研究中心所扮演的角色不僅僅是在學術理論上之鑽研，對如何將學理應用於實務面更是不遺餘力。

 

舉辦專業訓練課程及活動

1. 「扣件產業人才需求調查」座談會
2. 「鋼鐵產業之中小企業發展」座談會
3. 「扣件產業發展之挑戰與瓶頸」座談會
4. 「金屬鋼鐵產業人才傳承與強化計畫扣件產業」講座
5. 鋼鐵金相實作及解析進修班
6. 扣件業用鋼技術發展研討會
7. 台德先進汽車用鋼研討會
8. 「鋼鐵與你」系列活動
9. 協辦中國鑛冶工程學會101及104年會大會
10. 協辦104 年中國鑛冶工程學會專題研討會

 

支援高雄大學教學課程

1. 協助化材系「產業人才扎根計畫」
2. 開設教學卓越計畫「高值化金屬特色人才培育學程」
3. 邀請專家學者演講
4. 舉辦工廠參觀

 

未來規畫與展望

整合鋼鐵扣件相關之上、中、下游廠商，與本中心共同向政府單位提出相關計畫之申請，以達到產、官、學研之合作目的。另一方面，冀望學校能有更多不同領域之教授一同參與本中心之營運或研究，不但有助於中心研究能量的完整性外，可整合研究領域，爭取校外資源；對教學與研究而言，更是最佳的教材與題目，助益頗大。

由於經濟部已將「高值化金屬材料產業」列為2020產業發展10項政策重點項目之一，中心也思考未來將納入此方向的發展。此外，由於高雄及台南地區已成為國內醫療器材與生技產業的重鎮之一，本中心將金屬材料於醫療器材應用納入未來發展的其中一個方向。