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Lotus effect(蓮花效應)是蓮葉表面化學組成(wax)與物理組成(微纖維結構)兩者所造成。本研究是以模擬Lotus effect,採用Sol-Gel 製成,將氟化矽聚合為奈米膠體。實驗結果發現,以異丙醇為溶劑,再依序加入氟化矽、硝酸以製成的Sol-Gel,將其塗覆於玻璃表面,可得到最高的接觸角(114.71°),且少量的氟化矽可製成大量的成品,已具有實用價值又兼顧成本的優點,最重要的是,本研究克服了目前Sol-Gel 製程與應用的四大難題(機械強度、與基材接著問題、透明度、溶膠凝固問題),可說是一大創舉。利用所研發出來的奈米溶膠,我們能成功地將Sol-Gel 附著於布料、玻璃、釉表面、粉體,也能成功地研發出具有自潔透氣的布料、救生衣、雪衣、棉被及自潔功能的玻璃、磁磚與市面上尚未研發出的防水粉體(接觸角>140°),因此我們研發出的Sol-Gel 應用甚廣,有無限的發展潛力。Chemical composition (wax) and physical characteristics (microstructure) of lotus leaves are both responsible of the so call Lotus Effect. In this study we intend to demonstrate louts effect by applying Sol-Gel method to polymerize fluorosilane into nano-scale colloid. Our experimental results shown that the sol-gel made based on isopropanol solvent with fluorosilane and nitric acid added in order, when coated on glass plate, can achieve highest (liquid-surface) contact angle of 114.7 degrees. In addition, only small quantity of fluorosilane is sufficient to produce large amount of product, making this method feasible and cost-effective. More importantly, this procedure overcome the four major difficulty of sol-gel processing and application, namely mechanical toughness, adhesion with substrate, transparency, and consolidation. Using the nano-sol-gel developed in this study, we have successfully coated the sol-gel onto fabric, glass, ceramic grazing surface, and powder, which allow one to make self-cleaning breathable clothes, life jacket, snow cloth, futon and self-cleaning glass and tiles, as well as water-proof powder (contact angle > 140 degrees) which is brand new on market. We therefore believe that there is a great potential for the application of sol-gel developed in this study.
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有一天,爸爸拿一包旺旺仙貝給哥哥和我倆分。哥哥說:「我們來玩一個爭餅乾遊戲。」 方法是我們先取一塊餅乾,各拿住餅乾的一端(握餅乾的長度相同),然後由爸爸當裁判,喊「一二、三」,兩人就同時用力往下扳折。結果,折斷的兩段大小不一樣長;哥哥折的那一段比較小,我的這一段比較大。於是又繼續做幾次,結果都一樣。爸爸說:「奇怪!弟弟的力氣比較小,怎麼每次都贏得大塊的?」 我覺得很有趣,於是請老師指導,和幾個同學研究這個問題。
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投擲一枚一般的硬幣會出現正面與反面,但若給予的硬幣之厚度,足以使硬幣著地後在不彈跳的情況下能夠站立(即出現側面),我們取正面的法向量N與硬幣質心O到著地點P的向量OP,透過數學的方法來決定正面、反面與側面出現的機率,並討論出正面、反面與側面出現的機率與初速度、初角速度、硬幣形狀的關係。
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氫氣在燃燒後只會產生水而不產生溫室氣體之二氧化碳,可謂一種潔淨能源。 生質能源是屬於碳中性(Carbon neutral)型之利用方式,因此本研究著眼於如何建構一個操作簡便的共代謝系統,將生質料源從微生物之發酵反應中釋放氫氣出來。 實驗的主要方法是利用好氧性的Bacillus thermoamylovorans 與厭氧性的Clostridium butyricum 共培養分解廢紙漿以生產氫氣。廢紙漿是混合的基質,內富含纖維素、並含一些油墨及少許雜質。利用Bacillus thermoamylovorans 是好氧菌,同時也能將廢紙漿中的纖維素轉換成還原醣的特性,將原本有氧的環境轉換成絕對厭氧的環境,並將廢紙漿中的纖維素轉化成Clostridium butyricum 可以利用的還原醣。如此一來,原本不利於Clostridium butyricum 生長的環境,卻能透過簡單的共培養方式創造出有利於Clostridium butyricum 生長的環境並產生氫氣。除此之外,我們也對不同碳源、不同的植菌量、不同的氧氣量,比較其產氫能力差異,發現增加氧氣量可以提升最後的產氫量大約2.7 倍。 ;Our major goal is to develop a cost-effective biohydrogen production system by the co-culturing of Bacillus thermoamylovorans and Clostridium butyricum. The aerobic Bacillus thermoamylovorans will consume oxygen and converse waste paper pulp into reductant-sugar and the anaerobic Clostridium butyricum will generate hydrogen after oxygen is consumed. With the increase of aeration, the aerobic Bacillus thermoamylovorans growsappropriately leading to more biohydrogen production. However, in enhanced aeration condition, the Bacillus thermoamylovorans will consume sugars that can offer for the Clostridium butyricum. So we can conclude that the control of oxygen is the key point for the system to operate.
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三輪車,跑得快!四驅車,「衝 」得快!影響四驅車速度之原因研究
嗨!又見面了。為了感謝大家的支持以及四驅車熱持續發燒中,所以我們打算對四驅車做更進一步的研究,讓四驅車跑得更有效率。\r 礙於四驅車各項零件昂貴,於是我們結合班上人力,大家各自提供自己心愛的四驅車,將它大卸八塊、拆拆、組組,以發揮最大物力;另外我們也利用廢紙箱的瓦楞紙,自行設計直線、爬坡甚至橢圓形、S形軌道,充分發揮資源回收之精神。為了造福人群,希望我們進一步的實驗桔果,能讓四驅車迷做為改裝的參考,也希望有朝一日我們會作出歷史上的名車。請睜大眼睛,繼續佳下看哦!
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使用於生產基因工程蛋白之家蠶自動注射系統的研究
本研究計畫之目的在建立一個家蠶自動注射系統,並應用此系統讓家蠶生產具特定抗菌蛋白之蠶絲,製成抗菌繃帶。使用家蠶為載體生產特定基因工程蛋白,具有成本低廉、產量大、品質較好等優點,而家蠶自動注射系統可以大幅增加其生產基因工程蛋白蠶絲的效率。本研究中先進行家蠶表皮組織之研究,找出家蠶的最佳注射點。其次使用電流變液做為介質,設計了可控快速家蠶固定系統,並使用單一攝影機進行影像辨識,進行注射器之雙軸定位。接著發展出小液量之微量注射器,每次注射量可低至2 l。系統中並設計一圓盤式輸送系統,可快速運送家蠶至定點接受注射。研究後段以實驗控制桿狀病毒之濃度,讓家蠶產出具特定抗菌蛋白之蠶絲,並使用該蠶絲製成抗菌繃帶,可有效保護傷口免於特定細菌之感染。
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學校後山坡是一大片沙地,每到晴天就有許多圓洞洞,有大,有小,排列美麗,但下雨天就沒有了,真奇怪,有一天老師帶我們去後山坡,把圓洞邊的沙都挖起來,結果裡面有一種小蟲,老師說它叫蟻獅是蛟的幼蟲,我覺得很奇怪,蟻獅為什麼要生活在黃沙裡?別的地方有沒有?它生活在沙裡怎麼行動?怎麼生活?怎麼覓食呢?這裡面一定有天大的秘密,便下決心研究。
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不用任何膠水固定紙環,將紙環連接處,至於紙環的上端或下端,當施力時,力的方向是上下垂直於紙環的,紙環W形接觸面積大,靜摩擦力增大,使得紙環不會向左右兩端移動,紙環就不會分開。因而可以吊起3公斤重的重物。另外ㄧ個前提是紙環的張力可以承受3公斤重的重物拉力。
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Thermal expansion exists in our daily life. However, thermal expansion is generally too slight to be seen by naked eyes. Therefore, in the present project, a dilatometer was assembled to enhance better sensitivity toward thermal expansion. Hopefully the self-assembled dilatometer could contribute to teaching purpose.The structure of our 4th generation dilatometer is showed below. Using an ‘L’ square to hang up the metal stick and a rolling needle with a mirror to reflect the laser light are the critical parts of this equipment. By using this special reflection mechanism, the slight expansion of a metal stick caused by heat can be enlarged to a large scale. This special mechanism is where our creativity laid. Measuring in millimeter (mm), the measurement precision of the equipment can be extended to 0.0001 decimal. Our dilatometer was used to measure the expansion of various metal sticks caused by the temperature changes. Results were drawn from analysis of the data: 1) The average relative deflection was within 1.0~1.8%; 2) The relative deviation of linear thermal expansion coefficient was within –1.2~-4.4%.
物質熱漲冷縮的特性普遍存在於我們的生活環境中,但因其變化量相對微小,一般並不容易直接觀察,爲了進一步研究這課題,我們組裝偵測熱膨脹的儀器,並希望儀器的靈敏度高,能推廣為教學器材,經過我們不斷努力與改良,終於有了令人愉悅的成果。
自製第四代熱膨脹儀的結構如圖,設計「角尺懸吊金屬棒」與「滾針及鏡面反射」是儀器的重要部份,利用滾針旋轉及鏡面反射雷射光,加乘放大熱膨脹的微量變化,這是我們主要的創意,以公厘(mm)為單位,儀器的精確值到小數第四位。
利用自製的熱膨脹儀,探討金屬熱膨脹的影響因素。分析實驗所得數據,平均相對偏差在1.0~1.8﹪,而線膨脹係數的相對誤差約-1.2~-4.4﹪。
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因為對夾娃娃感興趣,吸引我們開始研究如何用一些符合科學原理的方法,增加抓取成功的機率。我們發現,原來娃娃機台的落爪設定是我們用一般「直上直下」方式,抓取娃娃怎麼樣都不會成功的原因,還發現了夾娃娃機可以藉由調整防甩片、擋板高度、爪套、轉爪…等方式增加抓取的難度。於是我們思考了一些符合科學原理的破解方式,例如:甩爪、倒爪、捏爪、頂抽、翻、逆推等方式,希望增加待夾物的出貨機率,並經由各種設置的情境中得到驗證。
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