█ 新進教師呂明璋自我介紹
文/圖@呂明璋教授
█ 美國求學經歷
我於2000年及2002年取得國立清華大學動力機械系學士學位及碩士學位，於2002年碩士畢業後，進入工業技術研究院綠能與環境研究所服務，並於2006年前往美國加州柏克萊大學機械系攻讀博士學位，我的博士班指導教授為Arun Majumdar教授，我在2010年取得博士學位，畢業後隨即返回國立交通大學機械系任教，於2019年8月轉調至國立臺灣大學機械系。我的指導教授Majumdar教授為田長霖教授的學生，田長霖教授畢業於臺大機械系學士班，後赴美取得普林斯頓大學機械工程博士，之後任教於美國加州柏克萊大學，曾任美國加州柏克萊大學校長，田教授為國際微奈米熱傳界先驅，在此領域的許多知名學者，包含我的指導教授Arun Majumdar都是田教授的學生。Majumdar教授目前任教於史丹佛大學，他為美國工程院(US National Academy of Engineering)院士以及美國藝術以及科學院(American Academy of Arts and Sciences)院士，他曾擔任美國先進能源研究計畫局的創始董事(Founding director of the Advanced Research Projects Agency-Energy)，以及Google能源部門的副總裁，我在美求學期間，Majumdar教授深刻寬廣的見識，以及對學術頂尖的追求，開啟了我的研究的視野，我認為自己很幸運能成為他的學生之一。Majumdar教授來自印度，所以實驗室有許多印度學生，也有許多來自各個國家的學生如韓國、法國、土耳其、中國大陸以及美國當地學生等，所以實驗室就像一個小聯合國一樣，且實驗室的研究領域相當廣泛，包含生醫、奈米流體力學、熱電、微奈米固態熱傳、以及相變熱傳等。記得之前在柏克萊讀博士時，下午實驗室同學就會相約去附近的咖啡廳喝咖啡，在喝咖啡時，大家互相討論研究上有趣的現象或發現的問題，由於實驗室研究題目多元及相當深入，故往往從這些討論上獲益良多，實驗室的同學、學長及學弟畢業後大多選擇擔任教職，目前有在麻省理工學院、密西根大學、卡內基美隆大學、加州大學聖地牙哥分校、波士頓大學等學校擔任教職，故後來我赴美國參加研討會時常常就是跟許多當年的實驗室同學及師兄弟敘舊。
█ 圖一、Arun Majumdar教授與我於我畢業時合照留影
█ 跨領域研究方向
我於2010年返回交大後成立奈米能源實驗室，由於當年在柏克萊的訓練與經驗，我實驗室的研究領域也相當廣泛，研究題目包含相變熱傳、微奈米固態熱傳、與太陽熱能儲存與轉換等。在相變熱傳方面的研究包含應用微奈米結構增強沸騰及冷凝等，沸騰及冷凝是許多熱機中必見的過程，增強沸騰及冷凝可以增加能源的使用效率。
█ 圖二、奈米線陣列上應用粗糙尺度不同控制液滴成核位置以增強冷凝熱傳
(Lo et al., Advanced Functional Materials, 2014 (SCI IF 15.621))
█ 圖三、應用三維親疏水混和結構增強冷凝熱傳(Lo et al., Joule, 2019 (Sister Journal of Cell)
此外，近年來由於溫室效應的影響，極端氣候的情形也越來越常見，比如在2016年時在臺灣平地的降雪現象，結冰會造成許多不良的影響，如影響飛安、影響交通安全、影響熱交換器效率或造成電塔電線短路等等，故近年來我們也積極研究應用表面上的微奈米結構來增強表面抗冰與去冰的能力。
█ 圖四、應用微結構控制冰的成核與成長以加強表面抗冰與去冰能力(Lo et al., ACS Nano, 2017 (SCI IF 13.903))
另外，在微奈米固態熱傳方面，目前主要研究聚合物奈米絲的熱傳性質，以及鐵磁奈米線在磁場影響下的熱傳與電性質。近年的研究顯示聚合物奈米絲可以有很高的熱傳導率，可能在將來的應用上可以取代金屬而成為高導熱材料。另外磁性記憶體(MRAM)可能發展為的下一代記憶體，磁性記憶體讀取與存入乃由於鐵磁材料內自旋電子流受磁場影響的結果，但磁場也會影響材料熱性質，現今MRAM的線寬已達奈米等級，但在鐵磁材料內奈米尺度下的磁/熱/電互相的影響的機制尚未被完全了解，故我們希望探討鐵磁奈米線內磁/熱/電互相影響機制。
在太陽熱能儲存與轉換方面，目前太陽熱能電廠的儲能主要靠的是工作流體的顯熱，但一物質的潛熱遠大於顯熱，故我們提出應用添加微奈米晶體於工作流體內，並應用微奈米晶體的潛熱來提升工作流體的等效熱容。
█ 圖五、應用微奈米晶體增強太陽熱能電廠工作流體之等效熱容(Lei et al., Nano Energy, 2016 (SCI IF 15.548))
另外，本實驗室近年來也與台積電共同開發下一代三維晶片的散熱技術，我們的合作的前期計畫開發出一微均溫熱板以應用於三維晶片散熱。另外，近期並與台積電的合作開發Graphite或Graphene Oxide薄膜來解三維晶片的熱點，此Graphite或Graphite Oxide薄膜具有高熱導率，可使熱快速傳播以解決三維晶片的熱點與散熱問題。
█ 奈米能源實驗室
實驗室以前至今的成員包含有來自印度、越南、香港、以及西班牙的學生或訪問學生，故實驗室組會都以英文進行，我希望能塑造一個類似國外頂尖實驗室的氣氛給研究生，讓學生能以英文進行學術討論，並期望學生對研究題目有較深入的探討與解析。此外，我非常重視學生的專題報告，希望由此訓練學生邏輯以及英文專題報告的技巧，在這樣的訓練之下，很多畢業後的學生都表示受益良多。實驗室畢業學生皆有很好的出路，例如在台積電擔任研發工程師或設備工程師，或在國內電子或能源大廠擔任相關工程師等，也有碩班畢業學生至美國攻讀博士，以及博士生畢業後繼續從事學術深造之路擔任博士後研究，由於實驗室全體團隊的努力，我獲得104年度吳大猷先生紀念獎，以及2015中華民國力學學會年輕力學學者獎，最後，很高興能加入臺大機械系，也歡迎同學加入本人實驗室，從事尖端研究題目，共同為全球能源與環境相關領域貢獻一份心力。
█ 圖六、實驗室團隊合照