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高級中等學校組

照明設備故障自動修護系統

地球自轉一周,需要24小時,因此地球一面處於白天,另一面則是夜晚,從外太空看地球越先進的國家的夜晚,燈火通明點亮整個城市。當愛迪生發明第一個燈泡時,讓世界夜晝變白晝,照明設備的演進,也照亮人類的文明,各式照明設備有相對的使用壽命,當路燈或照明設備故障時,需要專業維修人員或水電師傅進行更換,有時也讓照明設備久久未能即時修護。本作品設計概念,用於路燈或照明設備,路燈發生故障不亮時,系統偵測故障時並進行自動修護,將不亮的燈泡變成會亮的燈泡,達到即時修護的目的。作品以單晶片微電腦為主控制,LED驅動電路、霍爾電流感測器、使用Zigbee建構區域網路、步進馬達控制,結合IOT物聯網概念,設計具有故障自動修護及回報功能系統。

養耕共生~黑柿柑仔蜜的微膠囊應用

環保、健康、資源再利用是發展趨勢,故創建「生態綠生活園區」,運用養耕系統種植黑柿番茄,其生長速率快、抗氧化佳,製備成發酵液,其SOD活性達682.8 U/g,抗氧化力89.11%,與新鮮番茄液有顯著差異。為維持抗氧化力的穩定性,製備含γ—聚麩胺酸的微膠囊,包覆率85.98%。室溫放置一個月,抗氧化力下降量11.8%,較開封後室溫保存兩週的發酵液,抗氧化力下降量35.9%少。取具抗菌功效的蜂蜜當粘稠劑,加入微膠囊製成無毒天然貼布,取代市面上含化學成分的貼布。模擬使用時拍壓擠破微膠囊,讓發酵液與蜂蜜混合的外敷膏狀物,測定經皮吸收速率,第一小時速率為1.38g /cm2.hr較新鮮番茄液的外敷膏狀物快,能減少敷料時間即可吸收,未來可應用於醫藥保健產品實施相關性之研究。

探討互等邊三角形之性質

本研究著重探討互等邊三角形的形成條件以及其外、重、垂及內心軌跡的圖形及相關性質。平面上給定∆ABC及一點P1,所形成之兩個互等邊三角形 ∆P1 P2 P3及∆P1 P2 P4,形成條件必須滿足̅(AC)-̅(CP1 ) ≤̅ (AP2 ) ≤̅(AC)+ ̅(CP1 ) 且P1 、P2 、P3其中兩點皆無共線。 以下是研究中觀察∆ABC為一等腰三角形及P1在∆ABC的中垂線上且不在A'上時,互等邊三角形各心軌跡的結果: 一、外心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除兩點的直線。 二、重心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除一點的線段。 三、 垂心軌跡會形成一扣除兩點的圓及至少扣除一點的直線(P1不在∆ABC的垂心上)。 四、內心軌跡會形成扣除一點的心臟線軌跡及扣除一點的線段,並且扣除點皆為P1點。

連鎖遠端研發助手

本研究旨在利用遠端工作和物聯網技術開發名為「連鎖遠端研發助手」的研發裝置。通過以連鎖烘焙為範例進行測試,探討其可行性和時效性。該研發裝置具有以下優點: 1. 多人多地共同研發:減少人員奔波和交通住宿費用,有效結合人力相互支援,快速達成目標。 2. 共享與同步資訊:快速修正研發缺失,及時彌補缺失,完善成品。透過物聯網技術,快速分享配方至各連鎖商店,協助製作出品質一致的優良商品。 3. 提升研發效率:通過APP操作遠端伺服機器,擴大遠端工作範圍,快速獲得產品數據。有助於研發人員更容易取得成果,快速推動該產業發展。 本研究結果顯示「連鎖遠端研發助手」具有可行性和時效性,未來有望成為研發平台,協助產業發展。

新創多功能擴展顯微鏡技術

擴展顯微鏡技術是以高分子化學與物理化學原理放大生物樣品的體積,相對地提高光學顯微鏡解析度至奈米等級。目前所使用的方法,無法有效標定細胞膜、胞器膜與脂質,且採用受質專一性低的蛋白酶K,易導致螢光訊號流失。為改善上述缺點,本研究先用酪氨醯胺訊號放大技術增加螢光強度,再用受質專一性高的胰蛋白酶以減少螢光訊號流失。因新方法使用酪氨醯胺和胰蛋白酶,簡稱為TT-ExM。實驗結果顯示此方法可更清楚標定細胞内多種生物大分子,如蛋白質及脂質,也適用於DNA染色。利用共軛焦顯微鏡即可進行超高解析度觀察,含各種微細的胞器、脂膜、和脂球結構,及染色體與粒線體DNA。本研究論文已投稿專業期刊審查。

藍已去除–探討二氧化鈦奈米線在不同製程下對亞甲藍的降解效果

本研究是探討將P25二氧化鈦改質成奈米線,其製程在可見光照射下對亞甲藍的光降解效果(10mg奈米線降解20ppm、15mL亞甲藍溶液)。首先我們在五種不同水熱溫度中找出最佳製程溫度,接著以不同的水熱時間找出最佳製程時間,最後發現以TiO2/180℃/18hr為最佳二氧化鈦奈米線製程條件,在可見光照射下降解率達41.7%。接著以此二氧化鈦奈米線作為載體,添加1.0%的銅、銀、鐵,發現添加銀可提高其降解率。最後以銀作為添加金屬,改變濃度製作觸媒,發現以1.0%的銀為最佳製程條件,降解率為60.4%。另外我們對觸媒進行XRD、SEM、PL、氫氧自由基檢測、BET、DRS分析、觸媒回收率、二次降解及日光降解之效果。我們發現觸媒回收率可達94.2%,二次降解效率可達99.0%與94.0%。

拾級而上~從Jonah公式談矩形堆疊問題

多數人購房會要求生活空間的最大利用,其中樓梯間的置物櫃設計就是其中一例,本文是由置物櫃排列所發展的數學問題。 假設在樓梯下裝設矩形櫃子,並允許每行的櫃子最多只有兩種樣式:一種是該行的每個櫃子都是單位高度,另一種是該行最多只有一個超過單位高度的櫃子;而排列方式則是最高櫃子位於最下方且最底層的高度則是逐行高於或等於前一行的櫃子,我們將這樣的問題稱為「矩形堆疊」。 透過動手實作發現「矩形堆疊」與路徑數有關,於是建立與路徑的一一對應關係,並研究路徑問題。經由Jonah’s公式發展路徑問題後,再回來解決「矩形堆疊」問題;此外也研究變化不固定的路徑問題,對於特殊結構例如拋物線下「矩形堆疊」,都有不錯的結果。

魚「水」相歡—無人水下探測器

本作品為遠低於市價ROV的材料,設計出能在水下移動的載具,加入連線在式子母船的概念,完成能遠端控制與觀察影像的水下遙控載體。首先設計可以水下自由行動與水下攝影的子船,設計電力系統與無線訊號傳輸的母船。藉由Labview設計出由電腦介面進行遠端控制的程式,再經由USB多功能 I/O 介面卡傳輸到無線訊號2.4G接收板,來進行遠端遙控。 除了由電腦控制外以十字手搖開關進行手動遙控試驗並將線路連接完整,藉由切換的開關來改變操作的方式,即最終改良成可手動控制或電腦控制。經海邊測試能達成無線遙控子船,水中沉浮前進動作,並搭配子船到水下攝影鏡頭接收到水下影像,達成簡易型水下生態觀測之遙控無人載具。

入侵種斑腿樹蛙對彰化青蛙多樣性的影響

利用夜間調查與Excel資料分析2008~2023年1月的資料顯示,彰化平地黑眶蟾蜍最易見,其次為澤蛙、斑腿樹蛙、貢德氏赤蛙等8種。而淺山地區依序為拉都希氏赤蛙、黑眶蟾蜍、澤蛙、貢德氏赤蛙、斑腿樹蛙等15種。分析黑眶蟾蜍、澤蛙、斑腿樹蛙與貢德氏赤蛙,牠們鳴叫的季節與環境非常類似,顯示可能有繁殖或蝌蚪上的競爭。探討彰化在斑腿樹蛙入侵前後青蛙種類與數量的變化,發現平地的貢德氏赤蛙在數量與分布上都明顯變少,淺山的貢德氏赤蛙與布氏樹蛙的數量似乎也變少。利用夏農生物多樣性指數來進行各年分析,其變動與中部年雨量有一致性。進一步利用兩棲類調查志工的資料分析全台斑腿樹蛙入侵區32個樣點中,有16個有貢德氏赤蛙減少的現象,需要後續持續追蹤。

藥命時刻-天然環境農藥降解與大範圍消除方法研究與討論

本實驗研究常見除草劑「固殺草」的降解與檢驗,同時利用各種物質與方法嘗試消除農藥,並尋找消除農藥「固殺草」最佳方法。 本研究發現:藉由產生「親核取代反應」(Nucleophilic substitution) 能有較佳的消除農藥效果,並且當環境物質含有越多量的胺基酸與維生素時,其消除農藥效果也越好。 根據實驗結果,我們利用環境中易取得的物質,自製簡單、便宜的農藥消除劑,用來協助農民與一般民眾消除農作物上殘存的農藥,並根據實驗結果可以在極短時間內達到去除99%以上的農藥殘留,期望幫助民眾遠離農藥的毒害。