113 年 國立中山大學機械與機電工程學系碩士班戊組《科技英文》

這題考驗對基本機械性質的定義理解。題目詢問哪個機械性質描述了固體抵抗彈性變形的能力。

• 彈性變形 (Elastic deformation) 是指材料在外力移除後能恢復原狀的變形。
• 楊氏模數 (Young's modulus)，也稱為彈性模數，是材料在彈性範圍內應力與應變的比值，直接衡量材料抵抗彈性變形的能力。楊氏模數越大，表示材料越硬，抵抗彈性變形的能力越強。

核心觀念

本題考查半導體製程中「光微影」（photolithography）的主要用途。光微影利用光線將設計好的微細圖案轉移到矽基板表面的光阻層，再經顯影等步驟形成圖案，供後續蝕刻或材料沉積使用。

解題方法

判斷關鍵在於區分「光微影的製程目的」與「製程中的單一步驟」。光微影的核心功能是把微米或更小尺度的圖案製作在矽基板上；塗布光阻是其中的準備步驟，並非整個製程的主要目的。

選項分析

• (A) take photograph of the micro-device：錯誤。
  「光微影」中的 photo 指利用光線進行圖案轉印，不是替微型元件拍攝照片。

這題考驗對「鐵質金屬 (ferrous metal)」與「非鐵質金屬 (non-ferrous metal)」的定義理解。

• 鐵質金屬 (Ferrous metals) 是指主要成分是鐵的金屬及其合金。它們通常具有磁性，且強度較高。
• 非鐵質金屬 (Non-ferrous metals) 是指不含鐵或含鐵量極少（通常低於 1.5%）的金屬及其合金。

這題考驗對增材製造 (Additive Manufacturing, AM)，也就是 3D 列印，其優勢與劣勢的理解。題目問哪個選項「不是」AM 的優勢。

增材製造的優勢包括：

• (A) 最小化材料浪費 (minimise material waste)：AM 是逐層堆疊材料，相比傳統的減材製造（如 CNC 切削），它只使用實際需要的材料，因此材料浪費較少。這是 AM 的一個顯著優勢。
• (B) 更少的形狀限制 (less shape limitation)：AM 可以製造非常複雜的幾何形狀，包括內部結構、鏤空結構等，這是傳統製造方法難以甚至不可能實現的。這也是 AM 的核心優勢之一。

這題考驗對應變 (Strain) 單位的理解。

應變的定義是材料的變形量與其原始尺寸的比值。
數學上，應變 $\epsilon$ 可以表示為：
$\epsilon = \frac{\Delta L}{L_0}$
其中 $\Delta L$ 是長度的變化量，而 $L_0$ 是原始長度。

這題考驗對碳化矽 (Silicon Carbide) 化學式的知識。

碳化矽是一種由矽 (Silicon, Si) 和碳 (Carbon, C) 組成的化合物，其化學式為 SiC。它是一種非常堅硬、耐高溫且具有優良半導體特性的材料，廣泛應用於電子、陶瓷、磨料和先進結構材料領域。

這題考驗對國際單位制 (SI) 前綴詞的掌握，特別是 femto-。

國際單位制的前綴詞用於表示數字的倍數或分數。

• kilo- (k) = $10^3$

• mega- (M) = $10^6$

• giga- (G) = $10^9$

• tera- (T) = $10^{12}$

• peta- (P) = $10^{15}$

• milli- (m) = $10^{-3}$

• micro- ($\mu$) = $10^{-6}$

• nano- (n) = $10^{-9}$

這題考驗對鈦 (Titanium, Ti) 在不同溫度下的晶體結構的了解。

鈦是一種重要的金屬材料，其晶體結構會隨溫度變化而改變。

• 在室溫到約 882°C 之間，鈦處於 α 相 (alpha phase)，其晶體結構為六方密堆積 (hexagonal closed-pack, HCP)。
• 在 882°C 以上到熔點 (約 1668°C) 之間，鈦轉變為 β 相 (beta phase)，其晶體結構為體心立方 (body-centered cubic, BCC)。

這題考驗將中文的材料科學描述翻譯成精確的英文。

中文原文：「青銅是由銅和錫所組成的合金，比純銅的機械強度高且熔點較低。」

翻譯步驟：

1. 識別關鍵名詞與概念：

   • 青銅：Bronze
   • 銅：Copper
   • 錫：Tin
   • 組成：composed of, made of, consists of
   • 合金：alloy
   • 比純銅：compared to pure copper, than pure copper
   • 機械強度：mechanical strength
   • 高：higher, greater
   • 熔點：melting point
   • 低：lower

2. 組織句子結構：

   • 第一部分：定義青銅。
   • 第二部分：比較其性質與純銅。

3. 進行翻譯：

   • 「青銅是由銅和錫所組成的合金」：Bronze is an alloy composed of copper and tin. (或者 Bronze is an alloy made of copper and tin.)
   • 「比純銅的機械強度高」：its mechanical strength is higher than pure copper. (或者 it has higher mechanical strength than pure copper.)

核心觀念

本題考查科技英文的「中譯英」能力，重點包括：

• 科技製程的正確英文表達。
• 被動語態：金屬粉末「被雷射熔化」。
• 介系詞片語表達工具與方法。
• layer by layer 表示「逐層地」。
• additive manufacturing 表示「積層製造」。
• 專業名詞的精確使用，如 metal powder、high-power laser、powder bed fusion。

題目描述的是金屬積層製造中的粉末床熔融技術。其基本流程為：鋪設金屬粉末，再以高功率雷射逐層熔融，最後堆疊形成三維物件。

解題方法

先將原句拆成三個語意單位：

1. 金屬 3D 列印通常使用高功率雷射熔融金屬粉末。
2. 透過粉末床的移動與鋪粉，物件逐層熔融成形。
3. 因此，金屬 3D 列印也是一種積層製造技術。

英文科技說明常使用現在式，因為內容是在描述一般性原理，因此以 uses、melts 等現在式動詞為主。

「金屬粉末被熔融」可使用被動語態：

$$\text{metal powder}+\text{is melted}$$

「逐層」應使用固定副詞片語 layer by layer，不可直譯為 one layer one layer。

「因此也為……」可用 therefore 或 thus 連接；「一種……技術」則使用 a technology of ... 或更自然的 a type of ... technology。

逐句解析

1. 金屬 3D 列印通常使用高功率雷射來熔融金屬粉末

可翻譯為：

Metal 3D printing typically uses a high-power laser to melt metal powder.

• metal 3D printing：金屬 3D 列印。
• typically：通常，一般而言。
• high-power laser：高功率雷射。
• melt：熔融，使……融化。
• to melt：表示目的，「用來熔融……」。

high-power 是複合形容詞，修飾 laser。metal powder 是不可數的材料名詞，通常不加複數 -s。

2. 透過粉末床的移動和鋪粉，使物件逐層熔融成形

可翻譯為：

By moving the powder bed and spreading the powder, the object is melted and formed layer by layer.

• by + V-ing：藉由……的方法。
• powder bed：粉末床，指承載金屬粉末的區域或平台。
• spread the powder：鋪撒粉末。
• the object is melted and formed：物件被熔融並成形。
• layer by layer：逐層地。

若強調製程本身，也可寫成：

The object is formed layer by layer through the movement of the powder bed and the spreading of the powder.

這題考驗將描述機械組件失效特性的英文段落翻譯成中文。

英文原文：「Failure of mechanical components are often predictable, in other words, they fail gradually rather than instantaneously. Therefore, close monitoring of its structural integrity is of key importance for safe operation.」

翻譯步驟：

1. 識別關鍵名詞與概念：
   • Failure：失效，損壞
   • mechanical components：機械組件，機械元件
   • often：經常，常常
   • predictable：可預測的
   • in other words：換句話說，也就是說
   • fail gradually：逐漸失效，逐步損壞
   • rather than：而不是
   • instantaneously：瞬間地，立即地
   • Therefore：因此，所以
   • close monitoring：密切監測，嚴密監控
   • structural integrity：結構完整性
   • of key importance：至關重要，非常重要
   • for safe operation：為了安全操作，確保安全運行

這題考驗將描述半導體製程優化的英文句子翻譯成中文。

英文原文：「Optimization of semiconductor manufacturing processes requires continuously changing of processing parameters from a constantly growing database to obtain in-spec final products.」

翻譯步驟：

1. 識別關鍵名詞與概念：

   • Optimization：優化，最佳化
   • semiconductor manufacturing processes：半導體製造製程，半導體製造流程
   • requires：需要，要求
   • continuously changing：持續改變，不斷調整
   • processing parameters：製程參數，處理參數
   • from：從...，基於...
   • constantly growing database：不斷增長的資料庫，持續擴大的資料庫
   • to obtain：以獲得，為了得到
   • in-spec final products：符合規格的最終產品，合格的最終產品

2. 組織句子結構：

   • 主語：半導體製造製程的優化 (Optimization of semiconductor manufacturing processes)

這題要求在提供的工程應力-應變曲線圖上標示出幾個關鍵點和區域，這是材料力學中的基本圖形分析。

核心觀念：工程應力-應變曲線描述了材料在單軸拉伸試驗下的力學響應。曲線的不同部分對應於材料的不同變形行為。

圖示說明：

• 橫軸 (x-axis) 為工程應變 (Engineering Strain, $\epsilon$)。
• 縱軸 (y-axis) 為工程應力 (Engineering Stress, $\sigma$)。
• 典型的金屬材料應力-應變曲線會呈現一個先上升後下降的趨勢（對於延性材料）。

標示說明：

(a) 彈性變形 (elastic deformation)：
這是曲線的初始線性部分。在這個區域，應力與應變成正比（虎克定律），且當外力移除後，材料會完全恢復原狀。通常是從原點 (0,0) 開始的一段直線。

(b) 塑性變形 (plastic deformation)：
這是彈性變形區域之後的部分，通常是非線性的。在這個區域，材料發生永久性變形，即使移除外力也不會恢復原狀。這通常從屈服強度點之後開始。

(c) 屈服強度 (yield strength)：
這是彈性變形與塑性變形之間的轉折點。過了這個點，材料開始產生永久性變形。對於某些材料（如鋼），這可能是一個明確的屈服點；對於其他材料（如鋁），通常定義為產生一定百分比（如 0.2%）的永久應變時的應力值。在圖上，這通常是曲線開始顯著彎曲或進入明顯非線性區域的點。

這題要求為五種不同類別的材料性質各舉一個例子。這是一個基礎的材料科學知識考題。

核心觀念：材料性質是描述材料行為和特徵的物理、化學或機械量。將這些性質分類有助於我們理解和選擇合適的材料。

各類別解釋與範例：

(a) 機械性質 (Mechanical properties)：
描述材料在外力作用下的響應，例如抵抗變形、斷裂或磨損的能力。

• 範例：
  • 楊氏模數 (Young's Modulus)：衡量材料抵抗彈性變形的能力。
  • 抗拉強度 (Tensile Strength)：材料在拉伸試驗中能承受的最大應力。
  • 硬度 (Hardness)：材料抵抗表面壓痕或刮擦的能力。
  • 韌性 (Toughness)：材料吸收能量並抵抗斷裂的能力。
  • 延展性 (Ductility)：材料在斷裂前能承受塑性變形的能力（例如拉長）。

(b) 物理性質 (Physical properties)：
描述材料的物理狀態或行為，不涉及化學變化。

• 範例：
  • 密度 (Density)：單位體積的質量 ($\rho = m/V$)。
  • 熔點 (Melting Point)：物質從固態轉變為液態的溫度。
  • 熱導率 (Thermal Conductivity)：材料傳導熱量的能力。
  • 電導率 (Electrical Conductivity)：材料傳導電流的能力。
  • 熱膨脹係數 (Coefficient of Thermal Expansion)：溫度變化引起材料尺寸變化的程度。

(c) 化學性質 (Chemical properties)：
描述材料在化學反應中表現出的行為，或其組成的穩定性。

• 範例：