智能與永續高分子材料
Smart and Sustainable Polymeric Materials
| 節 | 週一 |
|---|---|
5 13:20–14:10 | 智能與永續高分子材料 SB211 3 節連堂 |
6 14:20–15:10 | |
7 15:30–16:20 |
* 根據陽明交大上課時間表所列
1. 課程概述 (Course Description)： 本課程由陳俊太老師規劃與授課。課程將帶領學生深入探討高分子科學最前沿的兩大趨勢：「智能化 (Smart)」與「永續性 (Sustainable)」。 本課程將系統性介紹自修復材料 (Self-healing Materials)、刺激響應高分子 (Stimuli-responsive Polymers) 以及高分子升級回收 (Upcycling) 的關鍵技術與最新研究成果。課程內容涵蓋三大核心模組： (1) 智能感測與響應： 探討如何透過光、熱、pH值等外部刺激，使材料產生形狀記憶、變色或導電變化，並介紹其在穿戴式電子元件與高階防偽科技上的應用 。 (2) 仿生與自修復科技： 解析仿生奈米結構設計，以及材料在受損後自動修復機械性能與導電性的機制，實現延長產品壽命與提升耐用性的目標 。 (3) 永續循環與綠色製程： 聚焦於將廢棄塑膠（如 PET、TPEE）或廢棄鋁罐轉化為高附加價值的功能性材料與陽極氧化鋁 (AAO) 奈米孔洞模板，實踐「廢棄物變黃金」的循環經濟理念 。 2. 課程目標 (Course Objectives)： 修畢本課程後，學生將能達到以下目標： (1) 透過本課程，學生不僅能掌握高分子結構與物性的基礎，學習如何將實驗室的科學發現轉化為解決能源與環境問題的創新技術。 掌握前瞻材料設計原理： 深入理解刺激響應高分子（如光、熱、電場響應）的物理化學機制，並能針對特定應用場景（如防偽、感測）設計合適的分子結構。 (2) 熟悉先進奈米製程技術： 學習並了解 靜電紡絲 (Electrospinning)、AAO 模板濕潤法 (Template Wetting) 及 層層組裝 (Layer-by-Layer) 等關鍵奈米加工技術的原理與操作要點 。 (3) 培養永續循環創新思維： 建立完整的材料生命週期觀念，具備將環境廢棄物（如塑膠、保麗龍）轉化為功能性材料的創新能力，以應對全球淨零碳排的挑戰 。
對智能與永續高分子材料有興趣者。
(1) 本課程採投影片與板書並行教學，並適時播放相關技術之實驗影片輔助說明。 (2) 課堂中將運用**「提問式教學法」**，透過引導式問題與師生互動，激發學生主動思考，深化對智能與永續高分子材料的理解。
出席率、作業、期中考、期末考。
| 週次 | 主題 |
|---|---|
| 第 1 週 | Overview (導論): 將介紹課程之規定與評分方式。 |
| 第 2 週 | Introduction to Smart & Sustainable Polymers (智能與永續高分子簡介) 介紹高分子發展趨勢、循環經濟概念與智能材料定義。 |
| 第 3 週 | Stimuli-responsive Polymers I: Light & Heat (刺激響應高分子一：光與熱) 聚焦 偶氮苯 (Azobenzene) 的光致流體化與異構化機制 。 |
| 第 4 週 | Stimuli-responsive Polymers II: pH & Shape Memory (刺激響應高分子二：pH與形狀記憶) 探討 離子液體 (Ionic Liquids) 與 水凝膠 的環境響應機制 。 |
| 第 5 週 | Fabrication Tech I: Electrospinning & Smart Fibers (製程技術一：靜電紡絲與智能纖維) 介紹利用靜電紡絲製備具備拉伸性與導電性的奈米纖維 。 |
| 第 6 週 | Fabrication Tech II: Nanoporous Templates (AAO) (製程技術二：奈米孔洞模板技術) 探討 陽極氧化鋁 (AAO) 模板製備及其在奈米圖案化之應用 。 |
| 第 7 週 | Functional Materials (升級回收：從廢棄物到功能性材料) 介紹將 PET/TPEE 廢塑膠 與 廢棄鋁罐 轉化為感測器與模板的技術 。 |
| 第 8 週 | Mid-Term Exam (期中考) |
| 第 9 週 | Literature Discussion: Sustainable Polymer Technologies (永續高分子技術之特別文獻討論) 針對循環經濟與綠色製程之相關文獻。 |
| 第 10 週 | Self-healing Materials & Ionogels (自修復材料與離子膠) 探討材料受損後的自動修復機制及其在電子皮膚的應用 。 |
| 第 11 週 | Smart Wearable Electronics (智能穿戴式電子元件) 結合導電高分子與彈性體，開發可拉伸之感測元件 。 |
| 第 12 週 | Anti-counterfeiting & Optical Materials (防偽科技與光學材料) 利用結構色與螢光響應設計高階防偽標籤 。 |
| 第 13 週 | Special Topic: Biomimetic Nanostructures (特殊主題：仿生奈米結構) 師法自然的奈米通道設計與仿生離子傳輸控制 。 |
| 第 14 週 | Special Topic: Green Chemistry & Processes (特殊主題：綠色化學與製程) 探討環境友善溶劑、無毒製程與高分子降解技術。 |
| 第 15 週 | iterature Discussion of Smart Polymers (智能高分子之特別文獻討論) 針對前瞻智能材料應用之相關文獻。 |
| 第 16 週 | Final Exam (期末考) |
以自編講義上課。
- 地點
- 交通大學田家炳光電大樓715室
- 時間
- 星期四早上11:00-12:00。其他的時間請同學可以寫信給老師約定晤談的時間。
- 聯絡方式
- 電子信箱: jtchen@nycu.edu.tw 辦公室電話: 03-57-31631 實驗室網頁: https://jtchen.nctu.edu.tw 臉書: https://www.facebook.com/jiuntaichen