高級中等學校組

這項研究針三角形狀吸管製成的簡易水泵進行探討。通過將三角形吸管浸入水中並繞垂直軸旋轉，水可以通過吸管流出。研究的目的是瞭解幾何形狀和其他相關參數對體積流率的影響。在理論模型中建構以旋轉座標系描述流體相對運動的方法。且考慮了外部力矩對控制體積的總和以及通過控制表面的角動量流動速率。在實驗中先以紅外線探測器連接至Arduino找出不同幾何條件產生抽水現象之邊界條件。再以可記錄數據之電子天平量測質量對時間關係，以得出不同幾何情形之體積流率。再以水滴之拋射距離得出最終速度，其中最終速度是指水流出吸管時的速度，以探討相關變因對其影響。數據分析中以Visual Studio Code和Python繪出擬合線與理論線進行比對，得出推導理論與實驗是相符合的。

本研究將傳統板擦與板擦機進行結合，製作出能及時清理布面的吸塵板擦。我們的實驗測試了板擦各零件結構與材料的效果、自製吸塵板擦使用時空氣品質、板擦布上粉筆灰滯留量、噪音分貝數，而實驗結果證實自製吸塵板擦能夠有效地解決了使用傳統板擦時無法及時清理、粉塵飄散，傳統板擦機使用時噪音過大等問題。本研究不僅努力為師生創造出優質的教學環境，也使板擦能被及時清潔、提高了板擦的清潔效率以降低了粉塵在空中對師生的影響。未來我們希望能夠進一步優化，提高實用性、擦拭效率，並成功在校園中普及化。

為突破摩爾定律限制，提升光刻機效能成為晶片製造領域的重要課題。本研究旨在利用「鏡面陣列」降低光強度散失以提升光刻機效能。實驗中以光譜儀測量光源經凹面鏡及平面鏡反射後的光強度和光點面積，並將數據標準化。結果顯示平面鏡光強度隨數量增加線性下降，凹面鏡則為指數下降，且光強度散失自第六面面鏡始小於平面鏡。在包含平面鏡與凹面鏡的陣列實驗中，先以七面平面鏡搭配一面凹面鏡，測量不同位置的光強度，選出最佳組合，再逐步以凹面鏡替換平面鏡。結果顯示光強度最強的組合為「平平平平平凹凹凹」，因此並非使用越多凹面鏡就能提高效能。未來研究可從最佳組合出發，改變塗層材料、鏡面面積和曲率等變因，進一步提升光刻機效能。

在本研究中燒製溫800°C、600°C、400°C的竹殼與大王椰子生物炭對亞甲藍與磷酸鹽溶液皆有吸附效果並皆符合Langmuir以及Freundlich等溫吸附方程式。在生物炭吸附量的比較中，藉由實驗參數qm（（最大吸附量）的比較，知在在亞甲藍與磷酸鹽溶液中，論論燒製溫度的高低與否，椰子生物炭普遍較好（最大吸附量），唯一例外為在亞甲藍溶液中燒製溫度800℃之竹殼生物炭吸附能力佳（。最後在動力學模判斷中中，們藉藉由實以以及理論衡吸吸附量，計算出相對誤差值進行比較。亞甲藍溶液中，400°C、600°C以及800°C生物炭皆符合擬二級吸附動力學。磷酸鹽溶液中，400°C及600°C燒製的大王椰子與竹殼生物炭分別較適用擬一級與擬二級吸附動力學，而800°C燒製的生物炭皆適用擬二級吸附動力學。

本研究利用合成不同形狀TiO2/MnO2/ZnO，藉由改變接觸面積進而提升染料去除率。在初實驗中將9種金屬氧化物與甲基橙/亞甲藍/甲基紫反應，發現TiO2-甲基橙與MnO2-亞甲藍之組合有較好的去除能力。在改變反應溫度的實驗中，TiO2-甲基橙之去除率隨著溫度上升而降低，當中以25℃ 海膽形表現最佳，而在MnO2-亞甲藍的反應中，則以海膽形在25℃時表現最佳。最後改變染料溶液的pH值，發現TiO2海膽形在pH5.7時表現較佳，MnO2則是在低pH時有較高的去除率，推測該結果與顆粒零電荷點及染料pKa值相關。透過BET與PL分析，TiO2海膽形及MnO2海膽形有較佳的比表面積與氧化能力，故整體去除效果最佳。此外本實驗亦利用LC-MS驗證反應的確成功分解染料，且利用生物試驗證實處理後之溶液對生物毒性明顯降低。

光柵作為常見的分光元件，應用於許多光學儀器中，但光柵普遍彈性較差硬度較大，使光柵應用受到了侷限，因此本研究以有著彈性佳與易形變特性的PDMS作為柔性光柵的材料，對其不同厚度與彎曲程度進行一系列的測試。為了找出厚度、彎曲曲率與繞射效果之相關性，進行了不同厚度柔性光柵之繞射點分析實驗，由實驗結果可知增加柔性光柵越厚會使其彎曲時第一亮紋改變率增加，反之。為了試驗柔性光柵受到不同施力方式其分光效果是否有所差異，故進行了拉伸與壓縮的方式形變柔性光柵，結果得知其拉伸時軌距會被拉大，壓縮時則會被擠壓變小。研究最後想了解利用PDMS複製類似光柵的結構是否也有分光效果，實驗結果發現指紋能夠分光，希望後續能將其特性實際運用。

本專題研究旨在探討如何將廢棄的寶特瓶回收，並製成可用於3D列印機線材料之可行性研究。首先針對寶特瓶的材料進行了分析，評估寶特瓶的材質、硬度及可收回性。接著將回收的寶特瓶 ，進行加工、裁剪和熔融等步驟製程 ，最後製作成3D列印線材料。本研究探討了寶特瓶其熔點、馬達機械性能等多項關於製造3D列印相關的參數指標，最後，進行研究實驗驗證，利用回收之寶特瓶製作出的列印線材，送入3D列印機進行實際列印。研究結果顯示，將寶特瓶回收並製成3D列印線材料，不僅可以減少廢棄物的產生，也能夠製造出高品質、低成本的線材，有助於促進環境保護的發展。

鋁離子電池材料的性質優於其他二次電池。我們將SP-1和活性碳混合，製成不同比例的陰極，進行充放電測試。結果顯示，SP-1能增加充放電容量，而活性碳僅增加充電容量。XRD和拉曼分析顯示，SP-1具有良好的插層能力，而活性碳的強吸附能力使電子難以從陰極釋放，因此對放電的影響不明顯。 實驗中，我們將電池的充電電壓設為2.4V，但有些電池只能達到1.2V。在剪開這些電池後，我們發現其隔離膜上的漿料覆蓋較少，推測是由於Ni-bar的厚度使隔離膜與碳紙之間存在空隙。經過調整後，情況有顯著改善。 最後，我們將四個電池組合，透過太陽能板充電，成功使3V的馬達運轉，證明我們的太陽能充電模組是可行的。

工業中時常會運用噴霧冷卻(圖0.1)，以液滴的潛熱變化冷卻高溫表面。因此為了提升高溫噴霧冷卻的效率，本研究基於過往文獻與（Hsu,2023）共同研究微奈米結構表面ARG上液滴的碰撞運動，並由實驗推論高溫表面蒸氣層和氣泡推力的作用。接著由單一液滴碰撞實驗推導實驗和理論受力模型並進行比較。最後進行單一液滴冷卻實驗並推論連續液滴冷卻實驗結果。本研究發現ARG表面的各運動特性均優於文獻，且利用液滴的受力更全面地了解液滴運動和冷卻效率的關係，更在最後驗證其冷卻效率優於對照組，並發想探討連續液滴冷卻的實驗方法，以更貼合工業上實際的噴霧冷卻。經過此研究，ARG表面能夠實際應用於工業上高溫表面的噴霧冷卻。