| 姓名 |
曾俊豪(Chun-Hao Tseng)
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畢業系所 |
光電科學與工程學系 |
| 論文名稱 |
磁控微結構在塗佈上的應用
(The Application of Magnetic Control Microstructures in Coating)
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| 摘要(中) |
在塗料的世界有各式各樣的種類，其發展的方向不外乎都是源自人類的需求面，因此會誕生出不同的外觀及功能性。常見的導光方式有：材料（玻璃或塑膠）、面鏡或透鏡等，在本研究中的方法為在塗料中加入導磁物質，並通過外加電磁場使其可控制光線的反射，主要目標為掌握磁力線調制微結構的方法。
本研究先從涉略可選用添加至塗料中的導磁物質，篩選完畢後設計塗料配方架構，並實際試驗於不同磁鐵形狀、尺寸、摸索不同磁場之磁力線變化（微結構差異）引導出可調制之光形並發現其霧化尺寸變化及比例有所不同（2x1->12x2..等等）。實驗結果顯示用於機車儀表板在鏡射角度20°下與未處理樣品比較，反射光強度最多可減少60%，眩光指數可改善30%，清晰度可改善90%，另外為了確保此應用方法的穩定性及使用時限，設定測試其耐候性，預測產品使用壽命（耐老化）等。
最後，此方法預計可以衍伸應用在實現對光的高效控制，包括光的波長、光強度、光分布等方面的調節，應用於顯示技術-提升顯示器的亮度、對比度和色彩性能或者有望拓展光學元件的功能和性能...等與人類生活習習相關的科技，促使人類文明發展進一步在多個領域中產生應用價值。 |
| 摘要(英) |
In the world of coatings, there are various types developed to meet human needs, leading to different appearances and functionalities. Common light-guiding methods include materials (glass or plastic), surface mirrors, or lenses. In this research, we propose a method of incorporating magnetic materials into coatings to control light reflection using an external electromagnetic field. The primary objective is to explore ways to modulate the microstructure through magnetic field manipulation.
The study begins with a survey of suitable magnetic materials that can be added to coatings. After screening, a coating formulation is designed. Practical experiments are conducted to observe the magnetic field variations (microstructural differences) by testing different magnet shapes, sizes, and exploring various magnetic field settings. This process yields controllable light patterns with different levels of diffusivity (e.g., 2x1 to 12x2). The experimental results demonstrate that when applied to motorcycle dashboards and compared to untreated samples at a reflection angle of 20°, the reflected light intensity can be reduced by up to 60%, glare index improved by 30%, and clarity enhanced by 90%. Additionally, to ensure the stability and longevity of this application, weather resistance tests and aging predictions are conducted.
Ultimately, this method is expected to have broader applications in efficiently controlling light, including adjusting wavelength, intensity, and distribution. It can be employed in display technologies to enhance brightness, contrast, and color performance, or extend the functionality and performance of optical components. These advancements are closely related to human life and can significantly contribute to various technological fields, promoting the further development and practical application of human civilization. |
| 關鍵字(中) |
★ 塗料
★ 導光
★ 耐候性 |
關鍵字(英) |
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| 論文目次 |
目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XIII
第一章 緒論
1.1 研究背景 1
1.2 研究貢獻 2
1.3 研究動機與目的 2
1.4 論文架構 4
第二章 研究理論基礎
2.1 兩液型(2K)塗料理論 5
2.2 四氧化三鐵(Fe3O4)簡介 7
2.3 磁力線簡介 9
2.4 光柵(Grating)簡介 10
2.5 耐候性簡介 11
第三章 實驗原理與流程步驟
3.1 實驗流程設計 14
3.1.1 實驗設備 15
3.1.2 實驗原料及樣品 17
3.2 磁場形狀驗證並確認其模型 19
3.2.1 磁粉固含量對磁場形狀的影響 19
3.2.2 單一磁石的磁場形狀 20
3.2.3 相鄰磁石的磁場形狀 23
3.2.4 磁石陣列的磁場形狀 28
3.3 評估素材應用可行性之實驗 32
3.3.1 實驗設備與架構 32
3.3.2 實驗步驟一: 配製導光漆 33
3.3.3 實驗步驟二: 試驗不同素材應用之可行性 33
3.3.4 實驗結果 35
3.4 塗料噴塗於不同形狀的單一磁石造成磁場變化實驗 35
3.4.1 實驗設備與架構 35
3.4.2 實驗步驟一: 配製導光漆 36
3.4.3 實驗步驟二: 試驗不同形狀磁石之磁力線 36
3.4.4 實驗結果 37
3.5 塗料噴塗於不同尺寸的單一磁石造成磁場變化實驗 37
3.5.1 實驗設備與架構 37
3.5.2 實驗步驟一: 配製導光漆 38
3.5.3 實驗步驟二: 試驗不同尺寸磁石之磁力線 39
3.5.4 實驗結果 40
3.6 塗料噴塗於不同數量的磁石造成磁場變化實驗 40
3.6.1 實驗設備與架構 40
3.6.2 實驗步驟一: 配製導光漆 41
3.6.3 實驗步驟二: 試驗不同磁石數量之磁力線 42
3.6.4 實驗結果 44
3.7 均光效果之光形紀錄 45
3.7.1 實驗設備與架構 45
第四章 實驗結果與分析
4.1 實驗分析 48
4.1.1 本實驗中的定義：霧化尺寸、霧化尺寸比例 48
4.1.2 ΔE (兩種色彩差異之度量標準)在本實驗中的標準 48
4.1.3 霧化尺寸及霧化尺寸比例計算結果 50
4.1.4 實際應用於機車儀表板之結果 50
4.1.5 耐候測試結果 51
4.2 實驗結果 53
第五章 結論與未來展望
5.1 結論 54
5.2 未來展望 54
參考文獻 56
圖目錄
圖1 平面磨床磁盤 3
圖2 PU樹脂反應 6
圖3 四氧化三鐵(Fe3O4) 8
圖4 片狀矽鐵粉SEM 8
圖5 四氧化三鐵(Fe3O4)技術資料 9
圖6 磁力線示意圖 10
圖7 磁粉固含量1%，多個方形磁石相鄰異性 11
圖8 實驗步驟流程圖 14
圖9 IWATA W-71噴槍 15
圖10 熱風循環烘箱 15
圖11 自動塗裝機 16
圖12 膜厚計 16
圖13 雷射顯微鏡 16
圖14 雷射測距儀 16
圖15 水平/垂直雷射 16
圖16 圓形磁石 16
圖17 方形磁石 17
圖18 Atlas Ci3000水冷式氙燈老化試驗機 17
圖19 QUV紫外光老化試驗機 17
圖20 LAB色差機 17
圖21 四氧化三鐵粉 18
圖22 ABS板 18
圖23 PC板 18
圖24 鍍鋅鐵板 18
圖25 磁粉固含量3%的磁場分佈 19
圖26 磁粉固含量5%的磁場分佈 19
圖27 磁粉固含量10%的磁場分佈 20
圖28 小圓磁石俯視之磁場分佈 20
圖29 小圓磁石側向之磁場分佈 21
圖30 大圓磁石俯視之磁場分佈 21
圖31 大圓磁石側向之磁場分佈 22
圖32 方形磁石俯視之磁場分佈 22
圖33 方形磁石側向之磁場分佈 23
圖34 圓形磁石相鄰比例1:1 23
圖35 圓形磁石相鄰比例1:2 24
圖36 方形磁石相鄰比例1:5 24
圖37 方形磁石相鄰比例1:0.7 25
圖38 磁粉固含量1%，方形磁石相鄰異性的磁場分佈 25
圖39 磁粉固含量1%，方形磁石邊緣的磁場分佈 26
圖40 磁粉固含量1%，方形磁石轉角邊緣的磁場分佈 26
圖41 磁粉固含量1%，方形磁石相鄰同性的磁場分佈 27
圖42 磁粉固含量1%，方形磁石相鄰同性邊緣的磁場分佈 27
圖43 磁粉固含量1%，環形磁石相鄰異性的磁場分佈 27
圖44 磁粉固含量1%，環形磁石相鄰同性的磁場分佈 28
圖45 方形磁石同性陣列 29
圖46 圓形磁石同性七陣列 29
圖47 方形磁石同性九陣列 30
圖48 圓形磁石異性九陣列 30
圖49 磁粉固含量1%，多個方形磁石相鄰異性之最邊緣處 31
圖50 磁粉固含量1%，多個方形磁石相鄰異性之中間處 31
圖51 塗料噴塗於鍍鋅鐵板上 33
圖52 塗料噴塗於附上圓形磁石的壓克力板上 34
圖53 塗料噴塗於附上方形磁石的ABS板上 34
圖54 塗料噴塗後之大圓形磁石磁控之微結構 36
圖55 塗料噴塗後之方形磁石磁控之微結構 37
圖56 塗料噴塗後之小圓形磁石磁控之微結構 40
圖57 塗料噴塗於附上小圓形磁石(3x3)的壓克力板上 42
圖58 塗料噴塗於附上大圓形磁石(3x3)的壓克力板上 43
圖59 塗料噴塗於附上方形磁石(4x1)的壓克力板上 44
圖60 量測霧化尺寸示意圖 45
圖61 未受磁控變化之區域霧化尺寸(2x1cm) 45
圖62 圓形磁石磁控之霧化尺寸(15x21cm) 46
圖63 方形磁石磁控之霧化尺寸(12x2cm) 46
圖64 磁控區域上緣的方向性導光 47
圖65 磁控區域左緣的方向性導光 47
圖66 太陽光與耐候測試機台燈管波長之比較 49
圖67 儀表板不同表面處理之光學特性量測結果圖 50
圖68 應用於機車儀表板改善結果 51
表目錄
表1 試驗之塗料配比 6
表2 IWATA W-71噴槍參數 32
表3 不同形狀磁鐵的磁感應強度 32
表4 ΔE數值對應人體感知比較[Zachary Schuessler , “Delta E 101”] 49
表5 不同形狀磁鐵對應霧化尺寸比較 50
表6 Ci3000試驗機測試結果數據 52
表7 QUV試驗機@340nm測試結果數據 52
表8 QUV試驗機@313nm測試結果數據 53 |
| 參考文獻 |
參考文獻
[1] Mihail lonescu , “Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes , 1st edition” Rapra Technology, United Kingdom, 2005.
[2] “ISO 4892-2:2013 Plastics-Methods of exposure to laboratory light sources-Part 2:Xenon-arc lamps, 3rd edition”.
[3] 氧化鐵黑
http://lanxess.com
[4] Atlas Ci3000系列水冷式氙燈老化試驗機
http://www.standard-group.cc/product/208.html
[5] QUV紫外光加速老化試驗機
https://www.q-lab.com/zh-cn/products/quv-weathering-tester/quv
[6] Retrieved, 2014.
http://www.cie.co.at/
[7] Sharma,G, “The CIEDE2000 Color-Difference Formula: Implementation Notes, Supplementary Test Data, and Mathematical Observations” Retrieved
, 2004.
[8] “Color Differences & Tolerances: Commercial Color Acceptability”, 2013.
[9] Brainard, D, “Color Appearance and Color Difference Specification”, 2003.
[10] 平面磨床磁盤
tw.myblog.yahoo.com/shong6656
[11] 片狀矽鐵粉SEM
https://www.jin-lian.tw/goods1-1.html
[12] 磁力線示意圖, 維基百科
[13] IWATA W-71噴槍
https://iwata.com.tw/product-294.html
[14] 熱風循環烘箱
https://www.yscco.com.tw/product-detail-2641830.html
[15] 自動塗裝機
https://www.chuanhua.com.tw/product/%E8%87%AA%E5%8B%95%E5%A1%97%E8%A3%9D%E6%A9%9F-p-525/
[16] 膜厚計
https://www.chuanhua.com.tw/product/%E9%9D%9E%E7%A0%B4%E5%A3%9E%E5%BC%8F%E8%86%9C%E5%8E%9A%E8%A8%88-qnix-8500/
[17] LAB色差機
https://emin.asia/zh_TW/konica-minoltacm-2600d-konica-minolta-cm-2600d-bian-xi-shi-fen-guang-guang-du-ji-64820/pr.html
[18] Q-LAB, “TECHNICAL BULLETIN LU-8009”.
[19] Zachary Schuessler , “Delta E 101”. |
| 指導教授 |
張榮森
|
審核日期 |
2023-7-25 |
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