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快速合成金屬有機骨架複合材料用於微量工業廢氣吸附移除Rapid synthesis of metal-organic framework composites for removal of trace industrial waste gases

本研究開發一種新穎孔洞性吸附材料:金屬有機骨架 (MOF)。MOF 在反應溶液中自組裝形成孔洞結構,透過物理吸附有效捕捉氣相乙酸分子。研發出綠色、快速可在常溫常壓下大量合成三種MOF(HKUST-1(Cu)、UTSA-280(Ca) 及 A520(Al))方法。此外,為提升材料機械強度和應用價值,採用 PVA 聚合技術製備 MOF 複合物,使其造粒型化更易處理,提升商業和環境應用價值。吸附實驗結果顯示,HKUST-1(Cu) 粉末對乙酸移除率高達98%,而HKUST-1(Cu) PVA 複合物達93%,對比活性碳及其PVA複合物(移除率分別為85%和78%)表現更優異。MOF憑藉優異吸附性能和可大量生產低成本優勢,成為極具潛力有機無機氣體吸附劑,可為半導體產業提供一種維持高標準製程環境精密且簡便解決方案。

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微生物燃料電池結合外加磁場與TiO2海綿--對於提升產電與柴油降解效率之潛能評估

柴油汙染已然造成嚴重的生態危機,我們藉由微生物快速生長與代謝有機物的特性,結合MFC解決油汙。將自製PVB-TiO2海綿加入MFC陽極反應室中,在兩側添加釹磁鐵形成外加磁場。為提升MFC代謝柴油效能,我們探討MFC電極種類、PVB-TiO2海綿的TiO2添加濃度、磁鐵數量與方向等參數。結果顯示,添加PVB-TiO2海綿(12 g/L)及外加相斥兩顆磁場,對COD降解率、平均輸出電壓、VFA代謝產量與柴油降解率,較未添加組有最顯著提升。分別達成COD降解率增為1.4倍、平均輸出電壓增為1.8倍、柴油降解率增為2.0倍之效果。預期本實驗未來能對柴油汙染提供解方,降低柴油洩漏對環境的衝擊。

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可以拉~絲嗎?市售鮮乳殺菌條件及拉伸溫度對莫札瑞拉起司之影響

本研究以四種不同殺菌條件之市售鮮乳試製莫札瑞拉起司,並與生乳進行比較,結果顯示僅RM65 組和HTST 72組成品具拉伸延展性,且RM 65組具顯著最高的製成率和含水率、顯著較低的TPA最相近;後續再以不同拉伸溫度為變因對瑞穗極制鮮乳所製之起司進行品質探討,發現其製成率隨拉伸溫度上升而下降、硬度值和截切值則隨拉伸溫度上升而增加,其中以65℃進行拉伸的組別擁有較佳的製成率、外觀顏色、柔軟度和拉伸延展性,可做為一般民眾在家自製莫札瑞拉起司時可輕易取得之乳源,期能為受紐西蘭乳零關稅衝擊的國產鮮乳開發創新產業出路,朝向多元發展,為本土酪農產業鏈注入新動能。

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「梅」來演趣—探討台灣梅雨季之大氣流型演變與模擬

為了解台灣梅雨季的氣候特徵,本研究分析了2009至2024年間五、六月的降雨、風場流型及大氣環境。結果顯示,東北部冬季多雨,而西部地區則自五月梅雨季開始進入雨季,台灣的降雨區域逐漸南移,顯示大氣環境在此期間發生變化。我們分析了16年間的風場情形,歸納出7種單一風向流型及2種過渡流型,並整合其趨勢。我們發現,梅雨季期間,寒冷流型的出現頻率逐漸減少,而溫暖流型在夏季成為主流,不同流型之間的轉變具趨勢性。整合降雨資料後,結果顯示盛行風、低壓帶、地形效應與過渡流型對降雨有顯著影響,且發現致災性梅雨的發生條件。最後,本研究設計模擬裝置,利用不同密度的海藻酸鈉溶液與台灣模型,可模擬出符合本研究歸納的流型。

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以線蟲模式探討代糖調控宿主與腸道菌相交互作用機制

代糖是一種低熱量的甜味替代品,雖在過去被認為對人體無害,近年研究卻發現代糖會引起腸道菌相失衡,有害宿主健康,但其機制仍不明。秀麗隱桿線蟲的腸道上皮細胞與人類相似,且腸道共生菌易觀察,適合探討宿主與腸道菌相間的交互作用。本研究以代糖乙醯磺胺酸鉀(acesulfame potassium, AceK)餵食線蟲,發現AceK在腸道共生菌滅活狀況下,能夠藉由減少腸道粒線體自噬作用、上調抗氧化基因sod-3並增加線蟲體內的H2O2濃度,使線蟲壽命延長;但在腸道共生菌的交互作用下,上述效果皆減弱,AceK反倒促使線蟲腸道菌量增加,因此干擾宿主利用H2O2控制腸道菌量的能力,導致線蟲提早死亡。本研究發現AceK會使腸道菌量失衡,並進一步探討過量的腸道共生菌與宿主競爭AceK並影響宿主生理功能之機制。

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新型態風能共振發電機組開發與設計

我們在生活中有許多共振現象,如:盪鞦韆越盪越高、樓梯旁的欄杆因為風而晃動得越來越快,發出震動的聲響,基於能源轉換,進而開發一款風能共振發電機組。研究分三大部分,首先研究發電機與馬達的科學原理與構造,其二以工程設計軟體RHINO進行3D建模,並導入流體力學的渦漩觀察,能在風場中提升發電效率;其三探究機械結構與風能共振的影響因子,阻風筒、支柱高度、擺盪時的支點比例,達系統效能最佳化。綜上所述,本研究為設計一款提升單位面積發電產能之風力發電機組,透過專題式方法將國中及高中的科學知識進行垂直整合,從而實現創新的綠能科技產品,兼具工程設計及設計藝術學養,具有培育發展綠色能源基礎人才。

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「拿」麼厲害—綠拿鐵的最佳配方與抗氧化能力研究

本研究比較不同綠拿鐵配方的抗氧化能力,並結合盲測評估消費者接受度。首先,以地瓜葉為主體,使用氧化還原滴定與分光光度儀測定,發現分光光度儀更準確且效率高,因此後續皆採用分光光度儀進行抗氧化能力測定。我們選用菠菜、青江菜、冰花、地瓜葉、香蕉、奇異果、鳳梨、蘋果及芭樂,進行單一蔬果與四十組配方測試,並選出抗氧化能力較佳的前五組與市售綠拿鐵進行盲測。結果顯示,市售綠拿鐵抗氧化能力明顯低於新鮮現打綠拿鐵,但因為糖度較高而獲得消費者較佳的口感評價,顯示美味與健康效益不一定成正比。研究中發現菠菜、青江菜、冰花 、香蕉、奇異果及菠菜、青江菜、冰花、香蕉、鳳梨這兩組配方在抗氧化力與口感評比中表現最 亮眼。

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NUMERICAL ANALYSIS OF A CANSAT PICOSATELLITE ENERGY CONSUMPTION

This paper describes a power-profile-based approach to CanSat picosatellite energy usage estimation. We measured the power profile of individual CanSat components on a test bench. The collected data was used to create a power consumption model for a simple flight control algorithm. The power consumption model was implemented in Python programming language and was used to simulate the CanSat flight. The simulation results were compared with the measured power profile of a fully integrated CanSat running the same flight control algorithm. The model showed an error of 2.2% and proved to be suitable for use in battery capacity optimization.

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飛機下的童年-飛機噪音對學童學習效能的影響

透過訪談與學生問卷,應用Audacity分析飛機噪音頻率與響度變化,進行實驗教學活動,檢測教室內空氣品質。研究結果:每架飛機噪音影響上課時間8-15秒,室外響度92-103dB,教室開窗響度73-85dB,頻率以為高頻(1500~4000Hz)為主,飛機最大架次(20/小時)。 學生問卷分析結果:飛機接近教室時聽不清楚63.87%,影響學習能力47.11 %,體育課影響最60.5%最大,學生交談負面影響47.32%。教室隔音效果不佳76.9%。心理影響32.29%,聽力影響40.6%,噪音要看醫生24.21%。教學活動:在噪音環境下,實驗組的學習效能降低 ,高頻噪音降低36.19 %與低頻噪音28.95%。在噪音環境下,學習效能明顯下降。教室長時間關閉,空氣品質嚴重不良CO2、TVOC、HCHO嚴重超標,建議加強學校隔音與通風設備,冬天要開空調。

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Eradicating Cystic Fibrosis Biofilms by a Novel Non-Toxic, Multi-Pathway Salicylate Therapy

1.1. Cystic Fibrosis Biofilms Biofilms are bacterial aggregates in a matrix of polysaccharides, proteins and nucleic acids (Donlan, 2002). They account for 80% of all chronic infections and cause over 500,000 deaths annually. Cystic fibrosis (CF) is a genetic disorder characterized by mucus accumulation in the respiratory tracts (Morrison et al., 2020). This impairs mucociliary clearance, allowing chronic colonization by bacterial biofilms, leading to fatal respiratory failure, lung scarring, and necrosis of pulmonary epithelial tissues (Martin et al., 2021). 1.2. Obstacles in Current Treatments Three major therapies are used against CF biofilms: (1) aminoglycoside antibiotics like tobramycin, (2)non-aminoglycoside antibiotics such as ciprofloxacin and vancomycin, and (3) non-antibiotic therapies including flushing, chlorination, and ultraviolet disinfection. These have two major flaws. First, they are cytotoxic; 30% of patients experience acute kidney injury after three days of intravenous aminoglycoside therapy (Joyce et al., 2017). Furthermore, non-aminoglycoside therapies can cause phospholipid buildup in lysosomes of proximal tubule epithelial cells, accounting for 10-20% of acute renal failure cases. Second, antibiotic resistance due to horizontal gene transfer and mutations has significantly reduced treatment effectiveness. Therefore, cystic fibrosis biofilms remain a critical threat with few effective treatments. 1.3. Salicylate Derivatives This project tackled this issue using an innovative non-antibiotic approach with salicylate derivatives. Salicylates, a class of benzoic acids—benzene-based carboxylic acids (Figure 1)—used in painkillers and blood thinners, were investigated for their antibiofilm potential through a 3-step process: 1. Literature review: Identified three key biofilm therapeutic targets: quorum sensing, bacterial adhesion, and cell motility. Disrupting these pathways would result in biofilm eradication. 2. Molecule Identification: Recognized key molecules in each pathway: LasR, adhesins, and flagellin. Inhibiting these molecules would disrupt the pathways. 3. Screening: Found that salicylates could inhibit the identified molecules, though they had never been tested against cystic fibrosis biofilms.

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深度學習預測仿生複合材料的斷裂行為

本實驗主要透過程式模擬及數據分析,探討受力材料之裂紋走向。透過模擬,我們找出會影響裂紋發展的因素,如原斷裂紋的長寬比。於不同的的材料會影響裂紋走向,我們將材料設置為單一材料與兩種材料組成的複合材料進行探討,並將結果進行分類。此實驗有助不我們去理解同的初始裂紋對不材料後續的裂紋關係,目前也正在嘗試利用cGan系統預測複合材料與裂紋的關係,希望能預測出準確的結果。

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矩形密鋪及其應用

「在格狀平面中用矩形以互不重疊的方式鋪滿(2D rectangle tiling problem)」為一NP-complete問題(Dani`ele Beauquier et al ,1995),目前多項式時間只能求出盡可能覆蓋最大面積的近似解。本研究所創的階梯演算法 stair algorithm 透過改變動態規劃紀錄狀態的方式,使狀態數大幅減少,進而改善求準確解的時間複雜度,也成功證明此演算法的正確性。本研究的演算法可被應用於平行計算中的負載平衡、積體電路設計等方面。隨後,本研究寫了一個互動展示品清楚呈現此演算法的功能。且以階梯演算法成功檢驗並比較 RTILE PROBLEM 的 7/3-approximation algorithm (Krzysztof Lorys and Katarzyna E. Paluch,2000 [4]) 與 11/5-approximation algorithm (Piotr Berman et al,2001[7])進行比較與分析。

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