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智慧助力-自適應電動手推車系統

本研究針對傳統手推車於上坡、下坡及搬運重物時操作費力的問題,設計一套具智慧感測與動力輔助功能的自適應電動手推車系統。整合雙霍爾感測器偵測輪胎轉速與方向、陀螺儀辨識傾斜角度,以及壓力感測器判斷推拉意圖,可依環境與操作情境自動調節馬達輸出功率。我們建構13項輔助邏輯規則,簡化系統運算並提升反應效率。 實測推動34.5公斤負載上坡時,未啟動系統需7686克重(約75.3N)推力,啟動後降為1167克重(約11.4N),省力幅度達84.8%邀請100位使用者操作問卷,88%認為前推較省力,95%在上坡感受到輔助效果,75%認為下坡時系統阻力可防止滑動。 實驗結果證實本系統具備良好穩定性與實用性,未來可應用於物流推車、長照輔具或電動輪椅,提升操作便利與安全性。

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前瞻奈米片場效電晶體設計之最佳化

在科技進步的年代,電晶體成為組成高效能晶片不可或缺的元件,其發展影響著電子產品的效能與功耗。隨著製程技術節點縮小至2nm以下,傳統鰭式場效電晶體 (FinFET)架構逐漸面臨短通道效應與漏電流增加等挑戰,而環繞式閘極場效電晶體(GAAFET)技術則因其優異的電流控制能力與低功耗特性,成為新一代電晶體的主流。本研究探討在固定有效寬度與垂直間距的條件下,不同奈米片堆疊數量對電晶體電性的影響,透過科技電腦輔助設計(TCAD)軟體模擬分析次臨界擺幅(SS)與臨界電壓(Vt)等參數,對下世代環繞式閘極奈米片場效應電晶體(NSFET)進行最佳化研究,提供未來半導體技術發展之設計方針。

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進化吧!種子炸彈-種子球成分之研究及改良

本研究探討種子球可應用在災後裸露坡地之植被復育。初期配方採培養土和黏質土進行初步實驗,後針對0403 地震裸露坡地的狀態,故改良種子球成分目的提升保水性與黏著性。研究發現土壤添加天然聚合物於前三日均能提升種子球之保水力,土壤加入海藻酸鈉(SA0.5)後水分保留能力顯著,3天內保水度較對照組差異達9.32%,5天內差異達2.55%。土壤濕度最高時,海藻酸鈉配方(SA0.8)黏著性表現出色可承重達150公克。此外,海藻酸鈉與甲基纖維素 (SA+MC)混合配方在黏著度上亦有出色表現,適用於坡度較陡或岩石較多的裸露坡地進行種子球投擲。本實驗之 種子球改良配方,有助於提升偏遠或難以到達的山林地植被之恢復效率,針對災後環境修復或可提供解方。

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舒芙蕾的蓬鬆之謎:探索「舒服」的高度秘訣

本研究以舒芙蕾為膨脹模型,探討蛋白打發、配料及烘烤條件等多重因素。提高攪速促進蛋白質變性並包入空氣,形成穩定泡沫;糖分次加入可提升黏度和界面穩定性。食鹽增加離子強度,破壞蛋白靜電排斥,降低泡沫穩定;氯化鈣的Ca²⁺使蛋白過度聚合,抑制起泡。檸檬汁有機酸調整蛋白電荷,提升穩定性。 低筋麵粉有助氣體膨脹,乳脂穩定氣泡界面,過量影響網狀結構。膨鬆劑方面,酵母產氣慢適合長時烘焙,小蘇打與強酸反應快易導致結構坍塌,建議搭配pH>3弱酸如酒石酸氫鉀,類似泡打粉,產氣速度平緩。烘烤溫度150°C佳,高溫長時使硬度增加、蓬鬆度下降。玻璃容器導熱慢有利麵糊膨脹成型。蛋白泡沫穩定性與膨鬆劑的協同作用是舒芙蕾成功膨脹的關鍵。

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有抱「負」的魔術箱

本研究的目標是做出空氣清淨器來改善空氣品質,我們利用防霾紗網及活性碳濾棉自製濾網,並透過等離子產生器將等離子注入空氣濾網內部進而過濾懸浮微粒、甲醛及總揮發氣體(TVOC)等有害物體,透過實際在前鎮漁港、台電南部發電廠、左營區某國中、林園區大林發電廠實地測試清淨機的清淨成效如下: .前鎮漁港:PM2.5改善率33%;PM1.0改善率28%;PM10改善率31%。 .台電南部發電廠:PM2.5改善率29%;PM1.0改善率23%;PM10改善率28%。 .大義國中:PM2.5改善率30%;PM1.0改善率22%;PM10改善率26%。 .大林發電廠:PM2.5改善率59%;PM1.0改善率58%;PM10改善率55%。 我們也自製壓克力觀察箱,從中探討等離子、負離子及水霧清除TVOC、懸浮微粒的成效,並透過HEPA濾網、活性碳濾棉、各種紗網、熔噴不織布等濾材來進行過濾實驗並找出較佳的組合,從而製作出環保又經濟的空氣濾網。期望空氣清淨機可以成為教室的標配,讓大家在安全的室內環境中學習。

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拜「鈀」兄弟─「催」出氧氣的化學力量

本研究從還原電位角度切入催化劑與雙氧水產生氧氣的反應路徑,思考二氧化錳無法長時間穩定產生氧氣的原因。查閱文獻發現,雖然二氧化錳具高還原電位,但反應過程中易被還原為 Mn²⁺ 而使催化能力下降。藉由還原電位表知道二價與四價鈀型的分子皆能氧化雙氧水,催化產生氧氣,因此本研究設計將鈀沉積於氫氧化鎳表面防止鈀顆粒團聚,透過高溫熱氧化製作出氧化態的鈀奈米酵素,結果顯示,9%鈀摻雜的 NiO 可快速催化反應, 溶氧量達 12.8 mg/L,效率優於 MnO₂ 與天然酵素,且連續反應三次後仍維持 96% 效率,金屬流失率小於 3.5%。本研究開發之 NiO:Pd 奈米酵素展現優異的催化活性與重複使用性,更適用於須穩定產氧量化的實驗課中和緊急供氧與環保催化等領域。

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扭「蛋」成「膠」-蛋白質膠黏性質與褐變反應之化學探討

本研究評估動物性蛋白質作為天然膠黏材料的可能性。選用常見的虱目魚鱗、虱目魚皮、生豬皮、雞蛋蛋白、全脂奶粉、脫脂奶粉作為研究樣本,透過簡化後的蛋白質萃取方式,經BCA試劑及分光光度計測量找出最佳化萃取方式。隨後將萃取液經酸、鹼、有機化合物水溶液處理後,觀察黏滯性、附著力之變化。最後再探討蛋白質加熱後的褐變反應。結果發現,經0.15 M醋酸萃取72小時為最佳條件。在加入1 mg/mL醋酸、1 mg/mL碳酸氫鈉、2 mg/mL葡萄糖水溶液等三種處理後,黏滯性(Arduino系統)與附著力(百格刀組)均顯著提升。且加熱到60℃以上,有初步的褐變反應發生。綜合上述,動物性蛋白質經適當處理後具良好膠黏潛力,未來可進一步探討其化學變化,以提升應用價值。

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巨晶的前世今生—關西馬武督鋯石定年及地質意義之探究

本研究主要探討新竹關西馬武督地區鋯石巨晶的形成年代、生成機制與地質意義。該地區鋯石具有高達3至5毫米的巨晶,不同於台灣其他地區以微米級為主的鋯石。透過採集與分析樣本,結合玄武岩的微量元素及鋯石的鉿同位素分析,揭示馬武督地區鋯石的來源與形成環境。研究結果顯示,鳳山溪上游的玄武岩脈提供發現鋯石的有利條件,而馬武督鋯石巨晶的生成與長時間結晶、緩慢冷卻速度及捕獲外來晶體的地質條件密切相關。根據定年結果、微量元素蛛網圖、鉿同位素分析結果,推論認為:馬武督鋯石巨晶並非直接在玄武岩中生成,而是被鹼性玄武岩漿捕獲後保存下來。本研究加深對鋯石在玄武岩中形成機制的理解,對此區地質演化研究提供一個良好的解釋機制。

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基於高效可更新神經網絡的西洋棋人工智慧應用於嵌入式對弈棋盤

本研究以西洋棋為切入點,採用磁簧開關陣列來偵測棋子位置,並在設計中加入二極體以防止Ghosting效應,進而開發出一款以Arduino Uno開發板為基礎的智慧對弈棋盤。棋盤底部配備RGB LED燈,以便為使用者提供落子提示,並根據不同的落子類型呈現不同的燈光效果。 我們成功地透過簡潔的設計與高效的運算性能,實現了一個能夠識別棋手落子的智慧對弈棋盤,並能根據國際西洋棋規則提供正確的移動提示,讓完全沒有基礎的初學者也能在遊戲中學習並掌握西洋棋的所有規則。此外,我們還引入了基於Minimax演算法的輕量化AI和基於高效可更新神經網絡(NNUE)AI,並探討兩者之間的性能差異,從而使該智慧棋盤在節省運算資源的同時,可以在不連接電腦的前提下,具備一定的棋力,以支持棋手的技能提升與訓練。

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Trojan Horses in the Fight against Skin Cancer

In photodynamic therapy (PDT), reactive oxygen species are generated within the cytoplasm to destroy cancer cells selectively. Using porphyrinic structures (PS) as photosensitizers holds promise for targeting cancer cells. However, direct incorporation of the porphyrins into cancer cells remains elusive. Hence, Dr. Martina Vermathen’s research introduced specific membranous phospholipid nanocarriers for topical porphyrin applications. However, since a sufficiently high enough concentration of PS in cancer cells has not yet been achieved, this study aimed to improve skin uptake of the nanocarriers. Two approaches were examined: (1) comparing polar and nonpolar porphyrins and (2) assessing the effect of a penetration enhancer, DMSO, through a neat and diluted application. The polarity of the porphyrins was first quantified with a log P test. The nanocarriers were assembled by incorporating two different PS compounds, either the mono- or tetra-4-carboxy substituted phenyl porphyrin. They were then characterized by 1D and 2D-NMR analysis. The porphyrin permeation was tested by Franz diffusion tests on pig ear skin. For the second approach, DMSO was added in the Franz diffusion test, either directly applied on the skin (“neat“) or diluted in the nanocarriers (“diluted”). The log P test for the mono- and the tetra-carboxyphenyl porphyrin resulted in values of 4.5 and -1.1, respectively. The more polar tetra-carboxyphenyl porphyrin exhibited 2.8 times better skin uptake compared to the mono-carboxyphenyl porphyrin. The neat DMSO application increased uptake by a factor of 5.5. The diluted DMSO application worsened skin uptake slightly. Analytical techniques revealed differences in porphyrin encapsulation: The mono-carboxyphenyl porphyrins were encapsulated in the centre, whereas tetra-carboxyphenyl porphyrins were localised around the nanocarriers. Results indicated potential instability of the nanocarriers. The more polar tetra-substituted porphyrins showed superior skin diffusion than the mono-substituted derivative. The neat DMSO application facilitated enhanced skin uptake by inducing membrane destabilization and pore formation but may have limited applicability. Further research is suggested to explore porphyrinic PS with alternative polar substitution patterns and tailored penetration enhancers for lipid-based delivery systems. Overall, the study underscores the importance of molecular properties of the PS system and demonstrates the potential of penetration enhancers in optimizing PDT for skin cancer treatment.

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基於LLM的互動式口述影像系統

本研究旨在透過LLM 將影片內容轉為口述影像,探討及比較不同影片處理方式、LLM 對於圖片及影片的敘述,串接成一套自動化的口述影像系統。口述影像原本是為視障者製作的,現在本研究調整系統,讓有需求的一般大眾也能有效、容易及快速的了解影片內容。 本研究中的口述影像系統具有以下特點: (一)利用LLM 擅於處理視覺訊息及自然語言的優勢,將影片分為多張圖片,由LLM分別生成敘述後再整合為影片的整體敘述。 (二)運用LLM 會留存對話紀錄的特性,使用者可在系統中針對疑問與LLM進行問答。 (三)串接不同的 LLM,尋找製作口述影像的最佳組合。 藉由LLM 將影片轉換為口述影像,實現互動式的口述影像服務。除了可以滿足視障者的觀影需求,更重要的是當一般民眾沒有時間觀看影片時,也能透過口述影像系統了解影片內容。

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磁懸浮裝置探究及相關參數之探討

本研究主要以磁懸浮為主題,嘗試利用單顆磁鐵及銅板組成的系統使銅板上方的磁鐵得以懸浮 ,並觀察分析其懸浮狀況與上方磁鐵的姿態。過程中量測了銅板對磁鐵造成的阻力以及下方磁鐵連接在轉盤旋轉時銅板上方的磁場大小與各種參數的關係。本研究主要針對轉盤轉速及銅板厚度作為變因,量測分析了在不同參數組合之下上方磁鐵的移動半徑、傾斜角度、面向方向以及其懸浮狀況。由於目前技術尚未突破至能使上方磁鐵穩定懸浮,因此定義了懸浮係數以說明磁鐵懸浮狀況。最後求出了銅板造成的阻力與磁鐵本身移動速度以及銅板厚度的關係式、磁場強度與轉盤中心距離與銅板厚度或轉速的關係、並以相圖描述了不同參數之下上方磁鐵的懸浮狀況。

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