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國立中興大學 材料科學與工程學系所 薛富盛所指導 劉武漢的 以熱熔射製程製備鋁摻雜氧化鋅厚膜之微結構與特性研究 （2016），提出jets強化曲軸關鍵因素是什麼，來自於大氣電漿熔射、火焰熔射、電弧離子鍍膜。
而第二篇論文國立交通大學 機械工程系所 劉耀先所指導 羅元祥的 噴流衝擊於具溝槽表面之熱傳研究 （2016），提出因為有 噴流衝擊、暫態熱傳、暫態液晶顯影技術、熱傳紐賽數、溝槽的重點而找出了 jets強化曲軸的解答。
以熱熔射製程製備鋁摻雜氧化鋅厚膜之微結構與特性研究
為了解決jets強化曲軸 的問題，作者劉武漢 這樣論述：
光觸媒係屬於高級氧化程序(advanced oxidation processes)中的一環，常見的光觸媒材料為TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2及Fe2O3等，以TiO2與ZnO最為廣泛研究。由於光觸媒材料應用上最大的困難為光觸媒的固定化技術，利用熔膠凝膠法、濺鍍法或燒鍍法較難製備大面積的塗層。相關研究結果與討論分為三部份來說明，首先本研究係利用大氣電漿熔射(atmosphere/air plasma spray, APS)技術將ZnO-3wt.%Al2O3 (代號I-APS AZO)殼型微米造粒結構之材料噴覆於玻璃基板表面，針對該氧化鋅複合粉末利用UV光(λ = 365 nm)降
解亞甲基藍水溶液之光觸媒特性進行研究。研究結果顯示熔射後塗層表面形貌多為奈米結構，電漿熔射I-APS AZO之塗層其表面形貌多為奈米球狀氧化鋅，熔射過程發現較多高表面能結晶面，雖然降低硬度接近理想值c軸晶面之一半，但能有效提高氧化鋅塗層觸媒效率；X射線繞射(XRD)分析顯示熔射I-APS AZO之塗層其特徵峰向右偏移，表示鋁及氫可能有摻雜進氧化鋅結構，並壓縮ZnO純相之晶格。光觸媒特性顯示，經UV光照24 h，能將亞甲基藍水溶液降解為透明水溶液，電漿熔射I-APS AZO塗層光照12 h降解率為61%。綜合分析結果顯示，塗層表面結構與光觸媒材料影響光觸媒降解率，進行降解亞甲基藍(methyle
ne blue, MB)水溶液，厚膜I-APS AZO塗層較薄膜AIP AZO塗層(代號AIP-Ref AZO，其中AIP表示電弧離子鍍膜/arc ion plating製程)效率佳，因為塗層中產生較多高表面能結晶面之ZnO相，會因高濃度氧空缺，形成電子電洞再結合中心之能障，導致其光觸媒效率較佳。第二部份有關於電漿熔射以自製造粒粉末並沉積在玻璃基材之雙摻雜Al與C之ZnO鍍膜(代號II-APS AZO)，其厚度只有有13 μm，對應商用造粒粉末所製備之I-APS AZO 鍍膜，II-APS AZO在玻璃基板之膜層厚度，於噴塗相同趟數下，它的噴塗效率明顯較低。II-APS AZO鍍層結晶性，低於
它的造粒餵粉狀態，且顯示為無織構性。高倍率下之II-APS AZO鍍層的表面型態顯示與I-APS AZO鍍層並不同(例如無發現奈米棒型態在Al,C:AZO試片上)，這結果強化解釋I-APS AZO鍍層在該電漿製程所製備出具新穎之層次結構(hierarchical morphology)。這些特性促使光觸媒特性優異，並高於先前所述之AIP-Ref AZO與TiO2 sprayer試片。另外，由於II-APS AZO試片以未除膠之PVA黏結劑當成C源模板，經電漿噴塗而成為Al與C雙摻雜之ZnO鍍層，經相同光觸媒測試條件下，光觸媒效率比I-APS AZO高出一倍。最後部份是關於火焰熔射(Flame
spray) F-AZO-Al2O3沉積在AISI 304不銹鋼基板之實驗，鍍膜厚度隨添加Al2O3含量(由F-30AO、F-50AO變化至F-70AO)增加而增加。而純火焰熔射Al2O3沉積在304不銹鋼基板(F-Al2O3，代號F-AO)，鍍膜厚度接近700 µm。SEM表面型態顯示奈米群顆粒聚集在微米顆粒上，並且黏結其上，這種奈米群顆粒可以幫助催化反應，特別在F-50AO (added 50 wt.% Al2O3)試片上發現有奈米與微米薄板(nano- and microplatelet morphology)之型態顆粒簇立於塗層表面。火焰熔射F-AZO-Al2O3試片顯示為多相沉積，而
I-APS AZO與II-APS AZO試片顯示僅為wurzite相之ZnO沉積。這個多相反應使F-AZO-Al2O3試片之能隙隨當添加越多Al2O3 (由30 wt.%變化至70 wt.%)，具有藍偏移，並使之具有良好之光觸媒特性。F-AZO-Al2O3試片經過72 h亞甲基藍浸泡並以UV光照射實驗中，顯示也有著相同近100%光觸媒效率(photocatalytic efficiency)，然而試片F- Al2O3 僅有30%光觸媒效率。特別是光照前6 h時，F-50AO試片之光觸媒效率快於F-30AO試片與F-70AO試片。對比F-AZO，F-70AO與F-AO (pure Al2O3)試
片，顯示F-30AO試片與F-50AO試片3次循環測試實驗(cycling test of photocatalytic efficiency)，3次曲線均呈現穩定之趨勢。這結果顯示Al2O3一定含量(i.e., 50 wt.%)對AZO試片之光觸媒效果有正面幫助，另外F-AZO-Al2O3試片均有近140°之接觸角，顯示為疏水性(hydrophobic)，疏水性材料在光觸媒自清潔應用極為廣泛。
噴流衝擊於具溝槽表面之熱傳研究
為了解決jets強化曲軸 的問題，作者羅元祥 這樣論述：
本研究應用暫態液晶熱像法(Transient liquid crystal thermography)在衝擊冷卻通道內具溝槽表面的熱傳量測。實驗操作流量雷諾數為2500、5100、7700。衝擊目標面分為平滑與矩形溝槽，溝槽方向分為0°、45˚、90°，溝槽底面分為平直與錐形(Tapered)溝槽。溝槽涵盖範圍為全溝槽與半溝槽兩類。衝擊氣流分別為對正(Inline)衝擊於溝槽以及交錯(Staggered)衝擊兩種。衝擊孔口板厚度為5 mm，而圓孔直徑5 mm以4×12矩形陣列，孔口間距為2倍孔洞直徑。噴流孔到受衝擊目標面間距為3倍孔洞直徑。噴流孔口間距與噴流孔口到目標衝擊面間距(H/d)為4
and 3。結果指出橫向對正較縱向對正溝槽擁有更好的熱傳分佈。縱向溝槽的橫向流效應較橫向溝槽小，且噴流確實擊於溝槽處。以縱向對正溝槽為研究的主軸，探討三種出口類型：下游出口、雙向出口、上游出口。雷諾數越高，上游氣流向下推擠，衝擊噴流向出口方向偏移，使噴射流無法正交衝擊於目標處，因此上游熱對流高於下游。以45˚溝槽分佈於全測試片的研究，不同於橫向對正溝槽下游處，因橫向流使噴流偏離出溝槽外，引起的氣流向45˚溝槽流動影響通道內流場的對稱，熱傳平均分佈的效益較低。而半溝槽分為上游溝槽與下游溝槽兩種，以上游溝槽的整體平均紐塞數高於下游溝槽。其原因為上游的溝槽受到噴流衝擊的流速最大，而越處於下游處的噴
射流場因橫流而使噴流偏移，因此上游為溝槽能提高熱傳效應。若下游為溝槽的測試片，因氣流推擠效應，噴射氣流偏離正交溝槽位置與流速削弱。以上游溝槽的類型高於下游溝槽。以全光滑測試片為基準，上游半溝槽縱向對正類型的熱傳效果最高，平均紐塞數在出口方向1雷諾數5100下較全光滑表面約高出19.52%。錐形溝槽(Tapered grooves)分為由深至淺的正錐形(Forward tapered groooves)與由淺至深的逆錐形(Backward tapered grooves)之縱向溝槽。因在縱向溝槽的橫向流效應較小，氣體於溝槽內，配合正錐形漸淺溝槽深度形成上坡流場，減緩了溝槽內流出速度，增強熱對流與
衝擊效應之熱傳。正錐形與縱向水平全溝槽比較方向1出口，其熱傳增強最大範圍為73.7%而最低增強幅度也有38%。亦同出口方向在雷諾數5100下比光滑目標面增強約高30.42%。逆錐形熱傳高於縱向水平全溝槽，而最大強化幅度上升約60.78%,最小為增幅則為28.27%。比起全光滑表面在方向1出口雷諾數5100下約高出19.97%的平均紐塞數。在方向1出口中，錐形溝槽類型以正錐形熱傳衝擊對流效應比逆錐形溝槽高約8.7%平均紐賽數。具錐形溝槽的熱傳效益，優於縱向全溝槽與45˚溝槽。出口類型衝擊熱傳效益，以雙出口類型其次為下游出口而上游出口熱傳效益最低。關鍵字: 噴流衝擊、暫態熱傳、暫態液晶顯影技術、熱
傳紐賽數、溝槽