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化工概論 報告人：莊清榮 93.02
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傳統化學工程
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化工在學些什麼？ 物質基本特性與物質間作用 化學 反應 熱 電 光 磁 交互 作用
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化工在學些什麼？ 物質基本特性與物質間作用 B C 反應器設計 大規模分離技術 程序控制 製程設計 A,B C,D A B C D
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好東西與好朋友分享----化工 --------------------------
產品 化學反應 物理程序 物理程序 原料 大規模量產的技術
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化學與化工之差異 化學是探討物質之性質、構造及物質間之反應機構之基礎科學。
化學工程則注重如何利用物理、化學或生化反應等方法處理原料物質使之大量生產，轉變成高價值有用的產品。 根據美國化學工程師學會的定義，化學工程師的職責為「將化學產品從實驗室帶到工廠以及人類生活中」
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化學工程師之定位 能 源 經濟的觀點 原料 產品 (安全、衛生、環保) 技術 安全：Safety 衛生：Health
環保：Environment SHE
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化學工程師在歷史上十大成就
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味精之製造程序及價格之變化 年代 原料 程序 價格/兩 大學畢業起薪 1955 麵筋 鹽酸水解 NT$ 11元 400元/月 1958
澱粉-葡萄糖 發酵法 收率2-3% 6-7 1960 糖蜜 收率3-4% 1970 菌種改良 收率4-5% 5 1500 1980 收率6-7% 省能濃縮 4.5 10,000 1989 收率8-9% 大型化 4 22,000 2002 <4 38,000
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化學工業 由化學工業的發展歷史來看，早期的化工著重在一般民生用品的製造上，舉凡衣食住行所需要的化學品，全都由化學工程師製造提供，例如肥料、殺蟲劑、人造纖維、皮革處理、水泥、油漆、汽油、柴油、塑膠製品，不一而足。 然而隨著時代的進步，高科技產品逐漸問世，例如元件、印刷電路板、光電產品等等，但是在這些產業中，他仍然脫離不了化學品的應用，只不過由傳統的化學品，改為所謂的精密化學品（特用化學品）而已，但對於化學工程師而言，基本的原理與技術並沒有改變，改變的只是產品的特性而已。
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化學工業 然而無論是資源或能源的開發與利用，生物技術產品的製造，化學工程師仍將是不可或缺的一環。
展望二十一世紀，一方面地球上的能源與資源會因為人口不斷的增加，而面臨不足的危機，另一方面，則由於生物科技的進步，基因的解碼與基因工程隨之興起。 然而無論是資源或能源的開發與利用，生物技術產品的製造，化學工程師仍將是不可或缺的一環。
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化學工業的沿革
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民生產業與石油化學產品 石化產業實際上就是民生工業之母。自輕油裂解的化學原料，可以製作出許許多多日常生活所需的產品。
化工技術可以改善這些產品的製程，提升產品品質，並降低製造成本，以造福人類。
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石化民生產品樹狀圖
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傳統化工：點石成金的魔法師 塑膠 人造纖維 塗、染料 橡膠 清潔劑 化妝品
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新化工 = 尖端科技 半導體 光電產品 印刷電路板 電池 醫藥 生醫材料 生物技術產品 工程塑、橡膠
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化學工程與精密陶瓷 應用在尖端科技之精密陶瓷：積體電路板、磁浮車、通訊光纖、高溫隔熱磚 應用在汽車或發電機之陶瓷汽缸：可耐高溫，提高引擎效率
應用在人造骨骼、人造齒根：化學安定性、機械特性及生體親合性優異
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最新技術--陶瓷汽缸，能耐高溫！ 汽車或發電 機之汽缸使用可 耐至1200℃之精 密陶瓷時，其引 擎效率可提高30 ~40%，亦可省下 30~40%之燃料， 這些精密陶瓷屬 非氧化物碳化矽 或氮化矽之陶瓷
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人造骨骼，人造齒根 精密陶磁之對羥 鄰灰石與人體骨 骼及牙齒成份十 分接近。由於陶 瓷之化學安定性 機械特性及生體 親和性優異，故 將成為人工骨骼 及人工齒根之最 佳材料，成為醫 學界注目的明日 之星。
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光纖陶瓷套圈(FERRULE) 寬頻網際網路及行動通訊需求快速成長，光纖週邊設備供不應求，光纖連接器中占生產成本30~50%之關鍵零組件--陶瓷套圈(ferrule)。
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化學工程與微電子 晶圓之製作 高層化之積體電路 大容量、易保存之光碟 超純水製程之革新 無塵室製程之革新
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矽晶圓製造流程 2.5元/kg 4000元/kg
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拉晶
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典型化工製程 ―晶圓製作 矽晶切片 與拋光 拉晶 蝕刻 氧化 擴散 沉積 微影
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典型化工製程 ―鍍膜、微影與蝕刻 鍍膜 曝光 去光阻 蝕刻 顯影
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放大一萬三千倍後的積體電路
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IC 的製造 對化工人來說，台積電與聯電的IC廠算是另類的化學工廠，工程師在矽基板上，運用各種化學原料與技術生長出複雜的線路，達成所設計的電子用途。IC製程中無論是薄膜生長，顯影蝕刻，熱氧化，微污染控制，乃至於高純度水以及高潔淨度空氣的供應，都需要化學工程技術，才能夠順利完成。
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這些產品的製造都是化工
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印刷電路板 印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）是電子產品不可或缺的組件之一，它的功能一方面是承載電子零件，另一方面則是提供不同零件間的導電線路。 基板的材料主要是由玻璃纖維及環氧樹脂組成，而線路的製作程序則包括鑽孔、電鍍、蝕刻等等。在這個行業中，無論是材料的供應、製造程序或研究發展，都仰賴化工的專業人員。
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液晶顯示器的製作 液晶顯示器（Liquid Crystal Display）是配合影視產品、消費產品（家電、手錶等）、資訊產品（電腦、數位相機等）、通訊產品及儀表產品之不可或缺的一環。 近年來此一產業的成長都在30％～40％之間。它所需要的上游材料種類甚多：包括玻璃基板、背光膜組以及驅動IC等。無論是原材料的提供，或者是基本元件的製造，良率的提升，都絕對需要化學工程師的貢獻。
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發光元件的製作 三五族化合物半導體是Si以外的極重要材料之一。目前主要應用製造發光二極體 (LED)，更是我國光電元件的主要產值所在。
目前除了發紅光、黃綠光、橙光、藍光、紅外光之外，各國研究人員莫不投入白光 LED的研製，因為它的能源效率高出傳統的照明設備許多，較能結省能源。而採用有機材料或高分子材料製作的OLED、PLED皆研發問世，創造更多的化工商機。
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光儲存材料之製作 光碟（CD）與數位視訊影碟（DVD）是當今傳遞資訊不可或缺的工具。台灣目前 CD-R產量已成為全球第一，並積極研發容量遠大於CD-R、DVD-R的HDVD-R，以配合下一世代的高畫質影像的傳輸與資料儲存。 光碟片的製作，跟許多化學工程的技術息息相關。
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化學工程與材料 塑膠：微波爐器皿、隱形飛機外殼、液晶高分子、光電感應元件 人造纖維：耐燃、防水、高強度
合成橡膠：耐磨彈性佳，並應用於人工臟器
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高科技基礎材料
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合成橡膠之應用—人工臟器 人工臟器的開發持 續不斷進行著，主 要器官包括人工心 臟、人工肺、人工 腎臟、人工晶體等 ，具有生體適合性 及應答性的智慧型 材料，正被研究和 期待著，未來能夠 永久持續使用的人 工臟器將逐漸可以 實現。
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化學工程與生物科技 以單元操作、程序控制及分離程序等化工技術進行生化產品之大規模量產 A. 生物反應器之設計與操作
B. 分離程序之設計與操作 C. 生物培養槽 聚寶盆
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生物程序工程 利用生物技術生產製造各種特用化學品、疫苗、健康食品、醫療用品、生物殺蟲劑以及生物能源等等，以確保化學工業、農業與畜牧業的發展及人類的福址。 生物產業將是二十一世紀的重要產業，在製造這些產品時，化工技術以其特有的製程概念，扮演極其重要的角色。與一般化學製程相比，這些生物程序，最重要的特色在於溫和的生物反應取代了較激烈的化學反應而已。
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生物反應工程 碳源 氮源 維生素 礦物質 醫藥 食品 生物農藥 生物反應
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典型化工製程 胰島素的製造也是化工程序
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盤尼西林的製程
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利用生物程序處理廢水
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動物細胞培養 一隻牛肉質較佳而 價昂的部份不約只 有三分之一，生物 技術可將其最價昂 的腓骨肉(steak)切 成細塊後，利用組 織培養法增殖，而 在很短的時間將其 細塊增大(如1mm塊 變成3mm塊)，對體 積而言增加了27倍 ，也就是說將來的 生物技術可利用培 養槽縮短養牛的時 間，使一頭牛變成 27頭牛。
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化學工程與健康 人造血液 隱形眼鏡 醫療藥品、貼劑 人工器官：心臟、肺臟、關節、血管 洗腎材料與技術之革新 無菌室技術之開發 純水之製造
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神奇的生醫材料 依據美國時代（Time）雜誌的預言，二十一世紀最紅的十大職業中，排名第一的將是：「人工組織與器官培養工程師」。
在這個行業中，化工人的貢獻，主要在於生醫材料的製造與合成。例如人造皮膚、人工心臟、人工水晶體、人工血液、人工關節等等都包括了化工人的研發成果。
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組織工程
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人造皮膚 在膠原蛋白所做成的模皮上植入皮膚細胞，於體外培養後得到皮膚。
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人工心臟 心塞氣囊是由PU所製成，血管是由Dacron所製成，而瓣膜則是由碳的複合材料所製成。
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人工水晶體 是由PMMA所製成，直徑約6mm
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人工肝臟
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人工紅血球 利用血紅素經交聯修飾，再用人工細胞膜包覆起來可以攜氧，即所謂人工血液。
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洗腎技術之革新 人造腎臟是利用功 能性膜以滲透原理 將有害物質自血液 中分離，讓清淨血 液流回人體。近來 由於功能性膜製備 技術之快速發展， 使洗腎設備趨於小 型化而易於攜帶， 因此病患洗腎時， 就不用花費寶貴時 間往來醫院。而未 來可能出現利用活 性碳製成的口服洗 腎藥。
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血液透析
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化工與電池 電池算是一種可移動式的能源，君不見任何可攜帶式的電子產品都少不了它，從遙控器、行動電話、 手提電腦、 Walkman、電動汽／機車，毫無例外。 過電池的製作，包括陰極材料、陽極材料、電解液、隔膜材料到系統組裝，十分複雜。而它的基礎正是化工裏的電化學這門學科，而電池工業也是化工人可以充份發揮的領域。
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化工與環保 今日地球上所面臨的一些污染的問題，來自於過去對於化學品的不當處理，面對這些難題，我們一方面須要堅定的執法者，而另一方面，化工人則積極參與解決這些問題。然而更為進步的“綠色化學”及“清潔生產”之觀念及作法，也將逐漸成形，並且蔚為風潮，這種從源頭解決污染的方法，必將可以真正的做到所謂的 “零排放”“零污染” 的最高境界。
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化工四大領域 高科技材料與製程的開發(如生物科技與電子材料) 傳統工業的改良 清淨製程的開發 化工安全、衛生與環保 電腦輔助設計與程序控制
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清淨生產之概念 對製程而言：包含了節省原料及能源、不用有毒原料、並且減少排放物及廢棄物的量及毒性。
對產品而言：在於減少整個產品的生命週期對環境的衝擊。 對服務而言：在於減少因提供服務而對於環境造成影響，因此在設計及提供服務的生命週期中，都應將環境的考慮融入其中。
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清淨生產之特性 環境的考慮應被融入到最初的規畫及未來的發展之中。 環境的問題應是在防範於未然(源頭預防)。
環境的考慮完全是以生命週期的觀點出發，避免環境的問題從一個地方轉移至另一個地方。 除了包含產品及製程的汙染預防外，更將減少因提供服務所造成的環境影響納入其中。
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清潔生產之實例－改善製程、消除污染源 清潔生產就是： 1.改用無毒的原料。 2.改善製程，減少廢棄物的排放。 3.盡量回收再利用。 以達到節省資源、節省能源、保護環境的終極目標。
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生物可分解塑膠 傳統的塑膠材料不易被微生物分解成水和CO2 ，如：PE、PVC、PS、PP…等。
生物可分解材曝露在空氣中時，並不會進行分解，但在有足夠的溼度、氧氣與適度的微生物存在的自然掩埋或堆肥環 境中，可被微生物所分解。
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化學工程師—扮演問題解決者之角色 大量生產肥料、農藥：使人類免於飢餓的威脅 大量生產醫藥品、生醫工程發展：延長人類壽命
石油化學、合成橡膠、塑膠、人造纖維：滿足人類食衣住行育樂方面的需要 省能製造程序、替代能源的開發：促進經濟之成長
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化學工程師？ 如果代表新世紀的尖端科技是微 電子、生物技術、高功能性材料 及新能源之開發，那麼化學工程 師將扮演重要的角色。因為這些 科技之研究開發完全依賴分子、 原子結構及反應機制的化學技術 ，或稱為分子科技(Molecular Science and Engineering)。 化學工程師將科學家的成果從實驗室帶到工廠，使這些成果大眾化，讓全人類共享。如果沒有化學工程師用生物化學工程的方法生產，我們常用的抗生素仍只有貴族才用得起的藥品。我們日常生活中，穿的 、住的、行的、甚至吃的，沒有一項與化學工業產品無關。化學工程師研發了許多藥品，改善了人類的健康，而化學技術更實現了人類探險太空的夢。
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化工人的多元發展空間 你知道嗎？半導體廠平均僱用25%-30%具化工化學背景的工程師，生物技術相關公司更需要大量的化工人才，而化工人的出路，還有很多很多….。
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興趣與抱負 每一個人對自己的未來大概都有一個理想或者是夢想，雖然它可能會隨著時間或背景變化。在各位更加瞭解化學工程的性質及其未來發展性，我們十分有信心，無論是尖端的電子產業、生物產業，或者是傳統的民生產業，只要是脫離不了化學品的使用，也絕對需要化學工程師的參與。 實際上，諸多的製程與研發都需要跨領域的結合，多一些了解化學工程的性質及其未來發展性，對各位未來的就業與深造將甚有助益。
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化工人才的第一品牌
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化工人才第一品牌—中原化工 歷史悠久，系友遍佈 成立於民國44年，為中原創校四系之一。民國54年設立夜間部。
成立於民國44年，為中原創校四系之一。民國54年設立夜間部。 民國69年成立化學工程研究所碩士班，並於同年成立博士班。 民國86年，停止招收夜間部，成立進修學士班。 總計大學部畢業系友近6000人，遍佈各大行業。
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化工業界最推崇的學府 －業界素有北中原，南成功之稱。 北中原 南成功
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教學特色 — 學理與實務並重 嚴格要求基本學科訓練 提供多樣性應用課程 注重實驗課程 注重學士專題 重視團隊合作精神
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堅實而完整的基礎教育 物理 化學 材料科學 數學 生物 工程技術 生物技術 環境科學
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空間寬闊，設備一流 -教學實驗室：4個實驗室 專題實驗室：16個研究室 總計面積約1000 坪 -上億元的教學研究設備。
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世界級的薄膜研究中心 國際主要的薄膜應用諮詢中心 -超過濾、奈米過濾、逆滲透、滲透蒸發、氣體分離、 燃料電池、生化生醫用膜…
國際主要的薄膜設計中心 -新膜材開發、膜面改質、膜結構設計與製造、連續製膜技術 國際主要的薄膜應用開發中心 -電子、生物、醫藥、能源、環保、石化…
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相關領域 功能性高分子,高分子薄膜製備技術, …. 基因重組工程,醫學生物技術 … 真空鍍膜技術,電漿技術, …
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精采豐富的活動
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熱烈刺激的生活
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看了以上的簡介…………. 你是否對想要的幸福….. 已 漸 漸 清 楚 !
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一個比國立大學更好的選擇 中原化工
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尖端研究群 本系現有專任師資:教授5位,副教授7位,助理教授1位。
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專業的教學與輔導 李夢輝、莊清榮教授：全校教學優良教師 阮若屈教授：全校優良導師，教育部優良社團指導老師
鍾財王、鄭俊麟、魏大欽、童國倫教授：工學院優良教師
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一流的研究實力 賴君義教授三次獲國科會傑出研究獎 張德州教授三次獲選中原大學傑出研究教授 近三年平均每位教授每年發表SCI期刊論文2.2篇
近三年發表論文之影響力指數平均為1.1 平均每位教師每日在校10小時以上 全國第一個獲得經濟部學界科專民生化工類上億元計畫的系所
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中原化工的特色 認真！創新！合作！關懷！ 優良的研究風氣 充足的設備空間 優異的研究品質 堅強的校友勢力 優異的業界評價 良好的校友關係
堅強的師資陣容 嚴格的品質要求 緊密的師生互動 老師 研究 校友 學生 驚人的團隊精神 深密的同窗情誼 篤實的行事作風
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