阮至正教授實驗室
職稱:副教授
學歷介紹: 美國亞克朗大學 高分子科學系 博士 中華民國國立中山大學 材料科學研究所 碩士 中華民國國立清華大學 化學系 學士 研究專長: 疊晶成長技術研究、有機分子薄膜,複合材料 E-mail:[email protected] |
研究領域#高分子#Polymers
我探討高分子裡面的結晶相,相變化,還有各種聚集起來的行為,比如說他可以形成micell (囊胞),那他也可以形成液晶相,也可以形成單結晶相,各式各樣規則排列的可能性,不一定要結晶,探討這些分子行為,這些聚集,或是規則排列的分子行為,大概有很大的一塊在這裏。那分子排列行為完了之後,我們就要探討這個材料的性質,那結晶相可以是一個電子導電的通路,也可以是導熱的通路,所以利用這些有序相,結晶或是液晶相的發生進而就可以改善這個材料在光或是電或是磁各方面會吸收太陽能這樣的表現。所以一個是材料本身的分子行為,一個是這樣的分子行為對材料的性質的影響。
高分子#Introduction
比如說太陽能好了,太陽能要有兩個材料,一個吸收太陽能後電子要跑出來,可是電子跑出來後是一個高能量狀態,其實很容易再跑回去,所以這時候要趕快讓這個吸收太陽能後跑出來的電子,跑到另外一個相,另一個材料去,電子就可以待在這個材料上面,然後傳輸到外面的導線收集起來,這就是一個太陽能電池。所以太陽能電池裡會有一個吸收太陽能的受體,然後它會作為提供電子的叫做Donor,這個通常是Polymer。然後這個電子要跑去另一個接受激發電子的一個相,叫做Accepter,通常可以是奈米碳球,也可以是其他的物質。然後這兩個相必須靠得很近,電子從高分子這邊跑出來,可能活動了一下就回去了,所以高分子相旁邊必須緊緊靠著收集電子的相,電子可以很快的跑到奈米碳球,就被收集起來。我舉這個例子就是,在這個材料內部,高分子的結晶相和奈米碳球的結晶相或是聚集,它的分布大小發展,就是一個關鍵的因素,你怎麼調控晶相的分佈,調控奈米碳球的分佈。
高分子# Applications#PLED
很多高分子可以發光,作為一個螢光材料,那它發的光的波長就會取決於它是什麼晶相,不同晶向發出來的光會不一樣。導電高分子就是吸收能量之後電子跳上去,不會很快越遷下來,它可以傳輸到外面去,那就變成導電的高分子。那如果電子跑上去之後會跑下來放光,這就可以變成發光的高分子,那它發什麼光取決於不同的晶相會發展出不同的能階。
那它有非常大的發展性,這麼說好了,OLED,O就是Organic的材料,OLED現在已經有人在做了,那現在有PLED,Polymer的LED,Organic有小分子的發光,那現在可以有高分子的發光材料,那高分子發光材料通常不會單獨的存在,像我們找了一個會發藍光的高分子,它需要和一個會發黃光的小分子,然後很奇怪,他們倆個混在一起就可以發白光,可以發白光就可以照明,然後這個我們已經成功地做出來了,那後面要不要商業化,其實是看企業界各方面的成本的考量,不過在技術上是可行的了。
那他跟小分子發光有相當多的差異,需要給它的能量就不一樣,像高分子和小分子的Energy band gap就不一樣,那高分子的優點就是,它的能階的寬窄是容易去調控的,小分子這輩子就一個能階,可是高分子可以透過分子鏈的排列還有一些聚集的情況來調控這個能階,所以我們的能階有比較多可以調控的地方。然後高分子材料會比較便宜,他可以做成一個薄膜,所以可以變成一個膜的發光體,那它用的也可以比較久,這兩個材料有很大的差異,但也都有它們需要克服的優缺點存在。
「老師,您怎麼會想就讀高分子相關的科系?而且還是美國的University of Akron?」
如果是念高分子的話,它可是鼎鼎有名的地方,以前它叫做Capital of the world,是念高分子的首都,是在美國數一數二的大學,台灣在高分子這個領域,不管是企業界,或是學界,從那個學校畢業出來,很有優勢。
優勢是,它是傳統高分子的發源地,高分子的科學從1960年代慢慢開始出來,到現在已經五六十年的時間,那它基本的觀念還在發展當中,那相當大比例當初參與這些基本學理的建構,對這個材料的認識都是從這個學校開始的,所以你教科書上可以看到一些名字是從這個學校的一些老師發展出來的,因此我可以學到當初這些觀念是怎麼被建立起來的,很多基礎的學理跟觀念是慢慢從這個學校被探討出來,所以是一個如果要念高分子的話,當時它提供很多大師級教授,還有很多學理。
在那邊還有一個好處,它旁邊就是Goodyear和Firestone,這些美國比較知名的輪胎廠或可以說是橡膠的公司,可想而知,那邊是和業界接觸非常頻繁的地方,所以我們可以看到各式個樣的高分子材料被拿去嘗試被用在不同的地方,所以Unervisity of Akron跟業界的連結很好,也造成台灣很多要發展高分子材料的公司,願意送人過去,因為那邊可以學到的東西是業界實際上可以用的。
「老師,您帶專題生的方式,以及給予他們的期許是什麼?」
我覺得要看人,當然都會先給他們一個方向去讀書,然後請研究生來帶他們做實驗,然後認識實驗室,專題生畢竟他可能一個禮拜就來一次或兩次,在這樣的情況下,他吸收知識會比較片段,然後也不可能放那麼多力氣進來,所以當然就看他的積極性和參與的程度,就會決定我們要再給他什麼樣的訊息。那也有的一個禮拜來一下,一個月來四次,你學個儀器可能一個月就過,那你一個學期四個月,要去製備藥品,還要去認識這個技術,時間非常有限,所以我說看專題生,他願意投入多少時間,我們就帶他一步一步去看這個做研究的事情。
大學部是老師上課,老師講什麼你就吸收什麼,那個就是自動販賣機式的學習,繳了學費,就去上課,得到了一份知識。可是當你到了研究所就不一樣了,比如說,我今天要做散熱材料,我會跟學生說:「你去找跟高分子散熱材的資料,找一份來給我看」,所以你開始自己去學東西了,我給你一個方向你開始去學,然後你碰到問題可以來問我,所以你開始自己去組織該怎麼把東西學起來,那開始把你大學學到的知識用出來,所以會有一個過程是怎麼用知識去學新的知識,那這個很重要。因為你到了業界你就要開始解決問題了,你如果只是大學畢業,人家叫你做什麼你就做什麼,人家沒有跟你講的你就不知道,因為大學教育就是這樣嘛,我沒有教的你大概就不曉得,可是去公司這樣的人就是最低階的。研究所就是要你不成為這種人,就是要你自己有能力去學東西,甚至最好自己有能力去找到問題,而且還可以解決問題。
出國讀書#即便環境不支持你也要具備國際視野
我出國的時候,我其實也沒什麼國際視野,我當初就是想要去看看這個世界,然後我覺得我學得不錯,所以想看看國外那些很厲害的人學得怎樣,所謂好的研究室怎麼做research。如果說以出國這個角度你需要具備什麼國際視野,其實你只要對自己抱著一份期許就夠了,你希望自己成為一個不是照著menu在做的一個高級操縱人員,你期許自己成為一個人才,一個大家要爭取你的人才,那我覺得有這樣的期許,你想出國就出國,能力到了就出國。
那如果說以國際觀來說,你當然要有很好的國際觀,我們希望我們培養的學生可以去注意這個世界發生的事情,你對不同地方的人發生的事情,還有那邊的人的想法做法和態度,這些事情會打開你看世界的角度,然後會讓你有更寬廣的人生,不會被限制住,所以一個有好的國際視野的學生是難得的人才,你願意把眼睛打開來就是個人才,你覺得很奇怪齁,可是真的就是這樣。
國際視野#Short meaningful story
我舉個有趣的例子,我跟那個台橡公司的研發長,他是從我們學校畢業的,所以我叫他學長,年紀蠻大了,他就跟我說:「阮至正你在成大啊,你有沒有什麼好的學生啊?」我說:「你需要什麼樣好的學生?」,他就說:「肯把眼睛打開來的學生。」
他說他們需要一個博士,他們生產橡膠,這個橡膠可能賣給以色列,或賣給美國,然後賣了之後,這個橡膠到其他公司裡面,一定會變成不同的產品,所以他們生產橡膠原料,賣給人家,人家把它做成產品,他需要一個博士去看,當人家的公司跟他台橡買的這個橡膠去變成產品這個過程當中,這個公司碰到什麼問題,他們的原料跟別的公司提供的橡膠原料,差異在哪?所以他其實要有一定的基礎知識才行,像是當他的橡膠可能做成O-ring,變成一個密封的橡皮圈,讓裡面的氣體不要露出來,那這個O-ring,做成O-ring的過程中,它碰到什麼問題,這個O-ring在很冷的地方跟很熱的地方一不一樣,比如說太空梭有一次爆炸就是那個O-ring失效,所以高壓熱氣體就漏出來,整個太空梭就爆炸。所以那好,為了要了解這個橡膠發生的問題,他其實要懂很多其它的材料,還有這個公司做成產品所用的方法和製程,那意思就是說,他除了懂橡膠這個高分子材料外,他還要願意把眼睛打開來,去接收很多的訊息,才能瞭解公司中所碰到的問題,他知識要很豐富,他要懂得學習,懂得吸收,懂得聆聽,然後整理得到一個想法,帶給公司,讓公司去改善他的產品。
我探討高分子裡面的結晶相,相變化,還有各種聚集起來的行為,比如說他可以形成micell (囊胞),那他也可以形成液晶相,也可以形成單結晶相,各式各樣規則排列的可能性,不一定要結晶,探討這些分子行為,這些聚集,或是規則排列的分子行為,大概有很大的一塊在這裏。那分子排列行為完了之後,我們就要探討這個材料的性質,那結晶相可以是一個電子導電的通路,也可以是導熱的通路,所以利用這些有序相,結晶或是液晶相的發生進而就可以改善這個材料在光或是電或是磁各方面會吸收太陽能這樣的表現。所以一個是材料本身的分子行為,一個是這樣的分子行為對材料的性質的影響。
高分子#Introduction
比如說太陽能好了,太陽能要有兩個材料,一個吸收太陽能後電子要跑出來,可是電子跑出來後是一個高能量狀態,其實很容易再跑回去,所以這時候要趕快讓這個吸收太陽能後跑出來的電子,跑到另外一個相,另一個材料去,電子就可以待在這個材料上面,然後傳輸到外面的導線收集起來,這就是一個太陽能電池。所以太陽能電池裡會有一個吸收太陽能的受體,然後它會作為提供電子的叫做Donor,這個通常是Polymer。然後這個電子要跑去另一個接受激發電子的一個相,叫做Accepter,通常可以是奈米碳球,也可以是其他的物質。然後這兩個相必須靠得很近,電子從高分子這邊跑出來,可能活動了一下就回去了,所以高分子相旁邊必須緊緊靠著收集電子的相,電子可以很快的跑到奈米碳球,就被收集起來。我舉這個例子就是,在這個材料內部,高分子的結晶相和奈米碳球的結晶相或是聚集,它的分布大小發展,就是一個關鍵的因素,你怎麼調控晶相的分佈,調控奈米碳球的分佈。
高分子# Applications#PLED
很多高分子可以發光,作為一個螢光材料,那它發的光的波長就會取決於它是什麼晶相,不同晶向發出來的光會不一樣。導電高分子就是吸收能量之後電子跳上去,不會很快越遷下來,它可以傳輸到外面去,那就變成導電的高分子。那如果電子跑上去之後會跑下來放光,這就可以變成發光的高分子,那它發什麼光取決於不同的晶相會發展出不同的能階。
那它有非常大的發展性,這麼說好了,OLED,O就是Organic的材料,OLED現在已經有人在做了,那現在有PLED,Polymer的LED,Organic有小分子的發光,那現在可以有高分子的發光材料,那高分子發光材料通常不會單獨的存在,像我們找了一個會發藍光的高分子,它需要和一個會發黃光的小分子,然後很奇怪,他們倆個混在一起就可以發白光,可以發白光就可以照明,然後這個我們已經成功地做出來了,那後面要不要商業化,其實是看企業界各方面的成本的考量,不過在技術上是可行的了。
那他跟小分子發光有相當多的差異,需要給它的能量就不一樣,像高分子和小分子的Energy band gap就不一樣,那高分子的優點就是,它的能階的寬窄是容易去調控的,小分子這輩子就一個能階,可是高分子可以透過分子鏈的排列還有一些聚集的情況來調控這個能階,所以我們的能階有比較多可以調控的地方。然後高分子材料會比較便宜,他可以做成一個薄膜,所以可以變成一個膜的發光體,那它用的也可以比較久,這兩個材料有很大的差異,但也都有它們需要克服的優缺點存在。
「老師,您怎麼會想就讀高分子相關的科系?而且還是美國的University of Akron?」
如果是念高分子的話,它可是鼎鼎有名的地方,以前它叫做Capital of the world,是念高分子的首都,是在美國數一數二的大學,台灣在高分子這個領域,不管是企業界,或是學界,從那個學校畢業出來,很有優勢。
優勢是,它是傳統高分子的發源地,高分子的科學從1960年代慢慢開始出來,到現在已經五六十年的時間,那它基本的觀念還在發展當中,那相當大比例當初參與這些基本學理的建構,對這個材料的認識都是從這個學校開始的,所以你教科書上可以看到一些名字是從這個學校的一些老師發展出來的,因此我可以學到當初這些觀念是怎麼被建立起來的,很多基礎的學理跟觀念是慢慢從這個學校被探討出來,所以是一個如果要念高分子的話,當時它提供很多大師級教授,還有很多學理。
在那邊還有一個好處,它旁邊就是Goodyear和Firestone,這些美國比較知名的輪胎廠或可以說是橡膠的公司,可想而知,那邊是和業界接觸非常頻繁的地方,所以我們可以看到各式個樣的高分子材料被拿去嘗試被用在不同的地方,所以Unervisity of Akron跟業界的連結很好,也造成台灣很多要發展高分子材料的公司,願意送人過去,因為那邊可以學到的東西是業界實際上可以用的。
「老師,您帶專題生的方式,以及給予他們的期許是什麼?」
我覺得要看人,當然都會先給他們一個方向去讀書,然後請研究生來帶他們做實驗,然後認識實驗室,專題生畢竟他可能一個禮拜就來一次或兩次,在這樣的情況下,他吸收知識會比較片段,然後也不可能放那麼多力氣進來,所以當然就看他的積極性和參與的程度,就會決定我們要再給他什麼樣的訊息。那也有的一個禮拜來一下,一個月來四次,你學個儀器可能一個月就過,那你一個學期四個月,要去製備藥品,還要去認識這個技術,時間非常有限,所以我說看專題生,他願意投入多少時間,我們就帶他一步一步去看這個做研究的事情。
大學部是老師上課,老師講什麼你就吸收什麼,那個就是自動販賣機式的學習,繳了學費,就去上課,得到了一份知識。可是當你到了研究所就不一樣了,比如說,我今天要做散熱材料,我會跟學生說:「你去找跟高分子散熱材的資料,找一份來給我看」,所以你開始自己去學東西了,我給你一個方向你開始去學,然後你碰到問題可以來問我,所以你開始自己去組織該怎麼把東西學起來,那開始把你大學學到的知識用出來,所以會有一個過程是怎麼用知識去學新的知識,那這個很重要。因為你到了業界你就要開始解決問題了,你如果只是大學畢業,人家叫你做什麼你就做什麼,人家沒有跟你講的你就不知道,因為大學教育就是這樣嘛,我沒有教的你大概就不曉得,可是去公司這樣的人就是最低階的。研究所就是要你不成為這種人,就是要你自己有能力去學東西,甚至最好自己有能力去找到問題,而且還可以解決問題。
出國讀書#即便環境不支持你也要具備國際視野
我出國的時候,我其實也沒什麼國際視野,我當初就是想要去看看這個世界,然後我覺得我學得不錯,所以想看看國外那些很厲害的人學得怎樣,所謂好的研究室怎麼做research。如果說以出國這個角度你需要具備什麼國際視野,其實你只要對自己抱著一份期許就夠了,你希望自己成為一個不是照著menu在做的一個高級操縱人員,你期許自己成為一個人才,一個大家要爭取你的人才,那我覺得有這樣的期許,你想出國就出國,能力到了就出國。
那如果說以國際觀來說,你當然要有很好的國際觀,我們希望我們培養的學生可以去注意這個世界發生的事情,你對不同地方的人發生的事情,還有那邊的人的想法做法和態度,這些事情會打開你看世界的角度,然後會讓你有更寬廣的人生,不會被限制住,所以一個有好的國際視野的學生是難得的人才,你願意把眼睛打開來就是個人才,你覺得很奇怪齁,可是真的就是這樣。
國際視野#Short meaningful story
我舉個有趣的例子,我跟那個台橡公司的研發長,他是從我們學校畢業的,所以我叫他學長,年紀蠻大了,他就跟我說:「阮至正你在成大啊,你有沒有什麼好的學生啊?」我說:「你需要什麼樣好的學生?」,他就說:「肯把眼睛打開來的學生。」
他說他們需要一個博士,他們生產橡膠,這個橡膠可能賣給以色列,或賣給美國,然後賣了之後,這個橡膠到其他公司裡面,一定會變成不同的產品,所以他們生產橡膠原料,賣給人家,人家把它做成產品,他需要一個博士去看,當人家的公司跟他台橡買的這個橡膠去變成產品這個過程當中,這個公司碰到什麼問題,他們的原料跟別的公司提供的橡膠原料,差異在哪?所以他其實要有一定的基礎知識才行,像是當他的橡膠可能做成O-ring,變成一個密封的橡皮圈,讓裡面的氣體不要露出來,那這個O-ring,做成O-ring的過程中,它碰到什麼問題,這個O-ring在很冷的地方跟很熱的地方一不一樣,比如說太空梭有一次爆炸就是那個O-ring失效,所以高壓熱氣體就漏出來,整個太空梭就爆炸。所以那好,為了要了解這個橡膠發生的問題,他其實要懂很多其它的材料,還有這個公司做成產品所用的方法和製程,那意思就是說,他除了懂橡膠這個高分子材料外,他還要願意把眼睛打開來,去接收很多的訊息,才能瞭解公司中所碰到的問題,他知識要很豐富,他要懂得學習,懂得吸收,懂得聆聽,然後整理得到一個想法,帶給公司,讓公司去改善他的產品。
<致謝>
感謝阮至正老師同意本次專訪以及王振安學長的熱心協助!
<Reference>
國立成功大學 材料科學及工程學系
感謝阮至正老師同意本次專訪以及王振安學長的熱心協助!
<Reference>
國立成功大學 材料科學及工程學系