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第54屆--民國103年

以氧化聚合法將聚3,4-二氧乙基噻吩修飾於不同奈米材料並應用在直接甲醇燃料電池

此研究探討不經由其他複雜製程而直接以氧化聚合法將PEDOT修飾於不同結構與導電度的材料PEDOT/ TiO2、PEDOT/CNT、PEDOT/XC-72作為直接甲醇燃料電池(DMFC)的觸媒載體對其發電效率與觸媒品質的影響。本研究比較以不同奈米材料作為PEDOT修飾的材料對於穩定觸媒的效果以及觸媒性質的影響。 研究結果發現,經PEDOT修飾的奈米材料在甲醇的氧化電位數值表現上與觸媒品質高於未修飾者,顯示出本實驗加入的修飾藥品與實驗方法有助於提升直接甲醇燃料電池的工作效能,將來可被運用於燃料電池上。

「凍不凍有關係」續集

從學姊愛玉凝膠研究的激發到媽媽魚鱗凍製作的偶然,引發想要研究魚鱗片凝膠條件及情形的動機。主要發現有如後幾項:加熱加酸再冷藏才容易使魚鱗麟片溶液凝膠;加熱時間越長,鱗片會變越輕,溶液的凝膠情形越硬;溶劑濃度越酸,鱗片會變越輕,溶液的凝膠情形越硬;加熱加酸再冷藏的條件相同時,虱目魚鱗片糯米醋溶液最快凝膠,其次是烏魚鱗片糯米醋溶液,最慢的是吳郭魚和鱸魚鱗片糯米醋溶液;虱目魚鱗片凍最硬,其次是烏魚鱗片凍,最軟的是吳郭魚鱗片凍和鱸魚鱗片凍。

頂天立地的水滴-液體形變能量損耗與等效摩擦力的探討

水在鋁面之間受力外力作用時,鋁面下移及上拉畫出受力的F-x圖不一致,圖形所為面積即損失的能量。 為了解釋能量散失,建立兩種能量損失的機制(模型一及模型二),定義物理量:「等效摩擦力」及「損耗係數」討論水的特性。 調製不同黏稠度的CMC水溶液,分別測其等效摩擦力及損耗係數,以及形變時的F-t圖。驗證並解釋液體形變,液體種類的不同,能量損失情形也不同。 由液體形狀的面向,以「紙片模型」再探討。透過曲線擬合液體外形,發現液體受壓向下時,固液交界面有作用力影響液體形狀。 兩者計算出的等效摩擦力相當接近,因此可說是本實驗結果的雙重驗證。 最後以障礙張力Barrier tension表示固液界面的張力,其值與水表面張力接近,代表兩者共同影響形變外形。

彙而不費

目前工業上有許多分解有機物質的方法,傳統方法通常使用鐵離子(Fe3+)催化過氧化氫(H2O2)產生高活性自由基,並利用自由基降解污染物的方法稱為Fenton法。傳統Fenton法當中的鐵離子為液相催化劑,雖然會降解污水,但是通常會留下大量鐵污泥需待處理,造成環境污染。為了避免這個情形發生,本研究將傳統Fenton法中的液相催化劑,改利用聚丙烯酸(PAA)錯合鐵離子形成的固相催化劑,改善鐵離子會隨著降解後的污水排放缺點,並自製即時偵測儀器進行反應。實驗結果顯示,PAA在pH=3時,有較大鐵離子的吸附力,在此條件下進行反應,鐵離子不易脫附,也可減少大量鐵離子耗損,能達到避免氫氧化鐵污泥的污染二度公害,達到最高環保效益,朝向綠色化學邁進。

能屈能伸的哲學-端黑豹斑蝶的適應策略

臺灣及日本氣候不同,日本年均溫低且年溫差大。兩地端黑豹斑蝶幼蟲較易取得的菫菜也不同,推測兩地族群發展不同適應策略。首先比較COI基因,檢視族群分化。記錄不同族群在不同溫度下的生活史、型態(體長、翅長、腹重),並餵養不同食草,探討不同族群是否有不同適應。 比較COI序列,發現日、臺族群未有明顯分化。各族群在生長發育、宿主植物利用及生殖投資可能發展出不同的適應策略。臺灣族群生活史長、發育零點高、有效積溫低,對宿主植物的變化較敏感。高溫下日本族群體、翅長縮小,而臺灣族群體、翅長雖有類似現象,但對溫度改變較不敏感。臺灣族群體重隨溫度上升縮小,雌蝶腹重比例於高、低溫均增加。端黑豹斑蝶發展以上不同生理反應以適應。

礁溪蕹菜裡的祕密

礁溪蕹菜(空心菜)裡面有什麼?裡面是真空嗎?還是有氣體呢?如果裡面有氣體,會是什麼樣的氣體呢?與空氣的成分一樣嗎?如果不同?那與空氣的成分組成比例有差異嗎? 氧氣及二氧化碳是植物生存的重要氣體,植物行光合作用時需要二氧化碳、葉綠素及光產生氧氣,植物行呼吸作用時則是吸入氧氣吐出二氧化碳。如果空心菜裡有氣體,這兩種氣體的含量會是多少呢? 我們用大理石與鹽酸來產生二氧化碳,再將二氧化碳與空氣混合成不同的比例,利用二氧化碳與澄清石灰水會產生白色混濁的現象,再利用透光率的不同,去比較估算礁溪空心菜裡面的氣體所含二氧化碳的含量。我們也利用鋼絲絨生鏽時所耗掉的氧氣量來與空氣做比對,估算空心菜中的氧氣含量是多少。

閃電活動與雷達迴波參數之相關性研究

本研究為2013年7月2日與7月9日兩個典型的午後熱對流天氣系統,經統計得知兩個案的雲對地閃電相對總閃電的發生頻率分別為10.0%和7.4%。由雷達迴波圖dBZ值輪廓圖發現低於40dBZ的對流系統不易出現閃電。閃電頻率較高時,通常也是雷達迴波圖同心圓區快速變動時。對流性雷雨胞發展歷程與閃電的發生,具有相關性,初生發展階段,雲對雲閃電密集發生的階段,至成熟期時,雲對雲閃電的頻率到達最高,在衰退期時,雲對地閃電頻率達到最高。由雷達迴波圖的輪廓線,雲對雲閃電主要發生在超過25dBZ的迴波區內,而雲對地閃電主要都發生在超過35dBZ的迴波區內,少有例外。目前研究無法從雷達迴波圖找出雲對地閃電的先導因子,但發現台中以南輸配電線東側較易發生雲對地閃電。

改良型殘障人士專用滑鼠

瑞典的眼控團隊使用眼控視頻遊戲的發明者發明的眼球追蹤器(eye-tracking)。該技術是使用感應器追蹤使用者的眼睛,讓滑鼠跟著眼睛瞳位方向移動,便能向下或向上滾動、選擇、打開和關閉電腦上的專案。針對重度癱瘓肢體障礙者,或是身上沒有身體部位可操作開關的患者,此產品是一個很關鍵的輔具,能讓使用者使用眼球動作完全操作電腦。而日本近畿大學宣佈開發出了全球首創的呼氣滑鼠。將一根管子銜在口中,通過呼吸氣來控制電腦。使用者通過呼吸氣的時間長短和強弱的不同就可實現移動游標和按鍵功能。 本研究是基於改善行動不便者為考慮,期望開發出適用於不同種類殘障人士都可使用的電腦操縱輔具,幫助殘障人士使用電腦,間接提升生活的品質。

新鋅向銅

本實驗從電極數目、電極表面積、鹽橋種類、電解液濃度及自製果凍電池影響鋅銅電池電流和持久性,並改良課本電池實驗。結果顯示鋅片越多、硫酸銅濃度愈高,供電時間愈久;鹽橋以硝酸溶液發電量最高;果凍電池中電極片接觸面積、硫酸銅果凍濃度、硫酸鋅果凍鋅粉添加,與電流呈正相關。溫度越高,電流越大使用時間越長。硫酸銅果凍濃度為飽和時可持續發電七個小時。用過的果凍浸泡於電解液中,可再提供電流重複使用。綜合所有IV曲線,飽和硫酸銅果凍配添加鋅粉10克硫酸鋅果凍、於40℃時供電最久且最穩定。課本鋅銅電池實驗發電量小,經本實驗改良鋅銅電池,果凍電池大小面積約15 cm2,即可讓LED燈發亮,增添許多趣味性與教育意義。

冷暖自知的長鼻子小丑

龍眼雞(Pyrops candelarius)分佈金門及東南亞,它具紅色額頂凸、黃綠體色,如同長鼻子小丑。我的研究目的︰一、普查它的生態環境;二、計算族群量;三、體紋的保護色;四、額頂凸的保護色。 樣區調查發現當龍眼雞有多種宿主選擇時,會優先選擇龍眼樹。五次捉放法估出秋、冬族群量達253±20 隻,並14次調查發現高溫時,個體的活動力會增加,推測秋冬時它會移到他處棲息。 利用高溫、低溫的飼養箱,證明額頂凸受溫度改變而變色,高溫為紅色,低溫為黃色,推測額頂凸具擬態龍眼幼枝,其中幼枝夏天為紅色、冬天轉為黃色。由於樹葉光影、蟲體黃白斑紋的佔有率分別為46.2%±3.47%、48%±1.87%,兩者數據雷同,推測黃白斑紋為模擬光影的保護色。期許未來探究龍眼雞利用溫度調解生理的機制。