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高級中等學校組

屋頂仿生蝶翅構造

據2017年台電歷年售電量統計,撇除佔了七成多的工業用電,佔比最多的便是住宅用電。住宅用電中,第二耗電的家電為冷氣機。雖近年冷氣機大多為變頻冷氣,能夠減少耗電,但因臺灣位居亞熱帶,常年氣候炎熱潮濕,於夏季時許多家庭會開著冷氣長達十小時。因此,冷氣耗電一直都是每個家庭的問題,冷氣帶來的溫室氣體也是每位人民該重視的問題。秉持減少家庭用電的理念下,我們以蝴蝶鱗片為發想作機構、銀蟻反射陽光(反射長波,並吸收短波)原理為塗料,設計出了烈日當空時,可以主動追日,使屋頂板角度呈現與太陽垂直之狀態,最大化的反射太陽熱能,藉此改善夏季熾熱的源頭,進而解決冷氣耗電,間接減緩地球暖化之議題。

探討各類型焚風之特性及其成因

本研究初探1961~2020年東部高溫事件時,發現中央氣象局歷史最高溫事件列表中,臺東創高溫紀錄多為焚風所造成,便欲深入探究。首先利用大氣水文研究資料庫提供之各測站數據,篩選出臺東、花蓮及臺中之焚風事件,並依焚風類型、時期、不同地區等因素作分類,比較並探討其成因。 經研究可知,三地區的焚風類型多為非伴颱焚風,且臺中地區發生次數最多;伴颱焚風則是臺東地區的發生次數居冠。此外,臺東的各類型焚風於各時期之平均持續時長皆為三地區最長。不同類型焚風於各地區發生次數及持續時長之差異,與臺灣附近之天氣系統存在密切關係,故隨著各時期天氣系統的變化,影響亦隨之改變。

二維材料/有機半導體複合材料高靈敏有毒氣體偵測

空氣,含有許多有害物質,像是懸浮微粒、二氧化碳、含氮化物等,當我們深入探討空氣汙染的相關資訊,就了解到二氧化氮正是空氣汙染中最危險的氣體,更是造成許多疾病的原因之一。因此,我們決定製作以偵測二氧化氮為主的感測器。經由文獻探討,使用MOS2/PPy複合材料製作空氣感測器,先以水熱法製作二硫化鉬,再以化學沈澱法將PPy結合成感測器。在SEM及XPS材料特性分析中證實MoS2/PPy異質結構有效合成,然後利用此感測器對二氧化氮吸附與脫附的時間及感測器響應值,了解其效能;最後,探討二氧化氮吸附機制,了解感測器偵測原理。我們希望藉由此研究,提高感測器靈敏度,進而加以改善,越靈敏的感測器則越能及時探測有毒氣體,將有效爭取時間做好危機處理。

以甲醇與甲酸為營養源評估甲醇利用菌的碳利用效能

本研究以化工廠的活性污泥中篩出的甲醇利用菌Methylorubrum populi 進行研究,經全基因定序得知其具備染色體與質體各一組,再經序列分析找出5488組基因、對應5376組蛋白質與347個代謝路徑,其中包含可以利用甲醇、甲酸進行生合成的多條路徑。在不同的酸鹼值下,以不同比例的甲醇、甲酸為碳源,輔以銨鹽礦物鹽基礎培養液培養,測量此菌生長曲線的變化,由此推得生長半生期、倍增時間等各項參數,並分析乾燥後菌體的氮、碳、氫元素比例,以評估其碳利用效率。分析結果在pH 6.7、以甲醇為碳源的狀況下,以其碳排46.7%減去碳利用率53.3%,顯示此反應甚至可達到負碳排。

金目鱸加工副產物水解後胜肽之抗發炎能力分析

本研究以金目鱸(Lates calcarifer)加工副產物 (含魚頭、魚骨、內臟及殘餘肌肉) 為研究材料,以不同水解酵素進行水解成為胜.後,進行細胞毒性試驗及胺基酸組成分析,最後探究其抗炎症能力。結果發現以4%木瓜蛋白.水解48小時後具有最佳水解率。該水解後胜.濃度0.5 mg/mL以下並不具有細胞毒性,其胺基酸組成以疏水性胺基酸為主,佔總量的47.86%。以分子篩進行胜.初步分離,證實0.25及0.5 mg/mL 10~30kDa之水解後胜.,可顯著抑制LPS刺激RAW 264.7小鼠巨噬細胞所產生的一氧化氮自由基及前炎症細胞激素-IL-6、IL-1β及TNF-α mRNA表現量;0.25 mg/mL 10~30kDa水解後胜.亦可提升抗炎症細胞激素-IL-10及IL-12 mRNA表現。上述結果證明金目鱸加工副產物水解後胜.具有良好的抗炎症能力。

自製通訊無人機傳輸求助系統

本研究利用定翼機高度機動的特點,發展全自動的移動式求救系統,改善現行求助系統之不足。首先利用定翼機敏捷及可滑翔優點,經不斷改良機體與優化PID等各項參數後,發展出穩定飛行的第五代架構,並結合GPS系統與基地台位置定位,讓定翼機能自主修正航線往基地台飛行。 接著探討到達電信基地台訊號範圍後,結合NB-iot網路發送求救訊號,除了可以傳遞受困者座標位置、也增加傳遞環境數值等資訊,方便搜救者根據相關座標等資訊,解析受困地點、爭取寶貴時間。 與傳統求助與搜救過程相比,本研究結果能大量降低手機訊號達不到的搜救死角問題,讓管理人員更快得到人員求救訊息,更讓搜救部隊快速知道搜救位置等資訊,抵達救援地點,大大提高人員生存機率。

平行金屬板電場對白莧種子萌芽及後續育苗之影響

本實驗目的為「探討平行金屬板間之靜電場,白莧種子在其內萌芽及後續育苗之影響」,以2V/cm、4V/cm作為在電場下培養的實驗組,0V/cm作為在一般環境下對照組,分別記錄第一天至第四天之累加發芽率,以及第十天至第十五天之累加出葉率。實驗結果發現,電場愈大,成功發芽的機率較高,且有助於加快白莧菜之生長速率。

埋「崙破」「柱」—拿破崙多邊形與角柱截面之探討

本研究主要在探討拿破崙初始n邊形與拿破崙正n邊形以及正n角柱的關係。研究中得知只需知道拿破崙初始n邊形的相鄰兩邊與其夾角,即可推得完整拿破崙初始n邊形,進而求得拿破崙正n邊形的邊長與面積,且證明初始 n邊形的頂點共橢圓。 此外,觀察正三角柱與一平面截出三角形,利用畢氏定理,可從三角形邊長推出正三角柱底面邊長,並將其推至拿破崙初始n邊形與正n角柱;發現當正n角柱底面和截面夾角固定時,截出的初始n邊形所作的拿破崙正n邊形皆全等;最後,我們利用解析幾何,證明任意三角形皆為一正三角柱與一平面的截痕,並透過投影面積與底面積,得知截面與正n角柱底面的夾角,企圖從幾何面確切應證如何截出該三角形。

甘藷生長期與淹水逆境對甘藷耐受性之探討

本研究以臺農57號(TNG57)、臺農71號(TNG71)及臺農73號(TNG73)甘藷作為研究對象,測量不同生長期葉片的抗氧化力是否有所差異,以及淹水逆境對於甘藷的耐受性與抗氧化能力之影響。結果發現生長期、淹水逆境皆會影響甘藷植株體內的類黃酮含量、總酚含量、清除DPPH與超氧陰離子能力,以及還原力等抗氧化指標高低,且推論品種亦可能是影響甘藷抗氧化能力的因子之一。在甘藷種植後120d(day)時進行淹水逆境處理,結果顯示塊根的含醣量、乾物率及澱粉含量皆無顯著的影響,推論甘藷植株在120d遭遇淹水後,仍能夠修復受損傷的部位。抗氧化能力受許多因子影響,其背後機制與相互影響的關聯性,仍待進一步探討。

迫在「鎂」「鹼」-探討鎂與鹼性酸式鹽之反應

本研究目的為探討Mg、Zn去除氧化層的條件,再與NaHCO3反應,探討反應情形。將Mg浸泡HCl後發現氧化層在1分鐘內即被清除,而且Mg的氧化層對反應速率影響不明顯;以不同溫度、濃度的NaHCO3與Mg反應,發現溫度越高氣體產量越少,推測是溫度升高時,Mg表面氧化層生成較快。比較Mg、Zn與NaHCO3的反應,氣體產生量皆以Mg較多。針對兩種金屬的反應皆計算找出為二級反應,再由速率常數分別算出其活化能。用EDTA測量 Mg2+莫耳數,發現與產生氣體莫耳數比值接近1,推測產生氣體可能只有H2,沒有CO2。將反應過後金屬表面黑色物質震盪到乙醇中,使用分光光度計掃描,確認為奈米級氧化鎂;反應後溶液放置一天過後出現了懸浮的白色物質,確認為MgCO3。