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壓電式寬頻振動能量擷取元件之分析與實驗

為了解決彈力常數k公式的問題，作者王人弘 這樣論述：

環境能量擷取系統在近幾年蓬勃發展，對環境擷取的能量可作為各電子產品與機械的能源使用，且許多微機電系統結構與遠紅外線裝置因有電池更換不易、使用壽命不長等問題，為了克服此問題，壓電能量擷取機構也因運而生。壓電效應乃是可以將機械能轉換成電能的一種方式，其所產生的電能可作為微機電系統或遠紅外線供電使用，所以如何將機械能轉換成電能儲存是研究的重點。而隨科技的演進，壓電能量擷取系統所專注研究方向的偏向擷取效率的提升。傳統壓電能量擷取系統大多為結構本身共振頻率配合環境自然頻率做共振，但是不符實際現況，現實環境中的自然頻率常隨時間而改變，無法固定在一定值上，自然環境頻率一經變化，壓電能量擷取效率隨之下降，為

克服此問題與增加能量擷取頻寬，本論文探討利用永久磁鐵施加壓電樑一個可變的磁作用力，改變壓電樑的振動模態，配合頻率產生器做環境的頻率的變化，預設環境為15~30Hz之間的隨機低頻振動源，與固定在單一頻率時的壓電樑作比較定時間內的電壓輸出。藉由改變永久磁鐵間距，觀察對壓電樑模態的影響與樑尖端位移的變化，找出在永久磁鐵間距改變時對壓電樑最大輸出電壓的頻率變化。本研究配合COMSOL有限元素軟體進行分析，利用軟體分析壓電樑的共振頻率、共振模態與開路輸出電壓、磁模組可以觀看磁力線分布與代入算式計算等效磁力。最後進行實驗量測，由實驗可以發現當10×10×5mmT與8×5×4mmT兩永久磁鐵相距1.2cm，

給予定值加速度，3伏特電壓的能量擷取頻寬由原先2Hz增加至8Hz。

隨溫度變化的熱物理性質對微觀熱傳之影響

為了解決彈力常數k公式的問題，作者張宸瑋 這樣論述：

本文以熱波模式和雙相差模式探討在半無窮域物體及有限域薄板其邊界受到極速加熱與熱源項等效應下之微觀熱傳導行為。以平衡熵生成(Equilibrium Entropy Production)與非平衡熵生成(Nonequilibrium Entropy Production)檢驗所得之溫度解是否違反熱力學第二定律。結果顯示熱源項的效應使得溫度解、熱通量解、平衡熵生成與非平衡熵生成之值均大幅增加。熱波模式在有限域薄板邊界受到極速加熱與熱源項等效應，所求得之溫度與平衡熵生成違反熱力學定律，本文以格林函數法(Green’s Function Solution Method)進行修正。本文的熱傳導係數可以是

常數或溫度的函數，如果熱傳導係數為溫度的函數，則利用克希荷夫轉換(Kirchhoff’s Transformation)將非線性暫態能量方程式線性化，再將求得結果利用非線性與線性方程式之相依變數求得溫度解。熱傳導係數是溫度函數的效應將對溫度解，熱通量解、平衡熵生成及非平衡熵生成造成影響。