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高級中等學校組

物流宅配業之裝箱策略評價與分析

本項研究透過程式模擬宅配業貨車司機的裝貨與下貨過程,提出比傳統垂直擺放策略更具彈性且方便下貨的貨物放置策略-分層擺放策略。本研究所提出的分層擺放策略不僅提升了裝貨的靈活性,還能確保貨物結構便於移動與下貨。同時,程式計算擺放方式所需時間,相較於人工計算,更能有效減少時間成本。期待本研究成果能夠為未來的物流業者提供參考。

探討不同光圖形對光介電泳力應用在微流體中的影響

本研究整合光介電泳(Optically-induced dielectrophoresis;ODEP)與微流體技術,通過修改微流體晶片內的光照圖案光照強度、角度來改變作用於微粒的ODEP力強度與角度,並透過層流流體控制來嘗試實現三種不同半徑(5.8μm、 10.8μm與15.8μm)塑膠微粒的自動化分離與收集。

以光反射法放大氣球膜的共振模態

本研究以堅固的圓形筒套上氣球膜或是奶粉蓋後,貼上鏡片反射紅光,觀察不同振動頻率下的光線圖案。本研究的實驗方法,能初步解決氣球膜不易觀察共振模態的問題,並在過程中發現,反射光的圖案多數是呈現直線的,推測可能是同心圓共振膜態反饋的結果。

探討翻硬幣問題在不同規則下的完全翻面條件

本研究源自2023 IMO Shortlist C1,探討在 m×n 棋盤中以2×2子格進行特定硬幣翻轉,目標為全盤朝上。我們首先證明僅當 m或n為3的倍數時操作才可行,並將規則推廣至任意 k×k 子格,得出需滿足3(k−1)整除m或n的條件。進一步研究斜排與階梯形翻轉,發現僅特定形式的m與n可行,對於更一般的k與盤面結構,目前僅能歸納推論,缺乏嚴謹證明。本研究驗證不同棋盤與翻轉規則的可行性,並提供多種構造解,未來將拓展至高維棋盤與最小操作次數等議題。

合成醣體螢光探針以用於腎臟癌細胞偵測

本研究以合成CCVJ-Sia 醣體螢光探針、分析它的螢光性質並用以檢測人類腎臟癌細胞為目的。透過設計一系列合成實驗,由起始物Julolidine與Sialic acid,成功合成醣體螢光探針,並藉由螢光分光光譜儀得出其螢光強度與黏度具冪次關係,符合TICT理論。同時,我們亦探討改變醣上官能基、不同反應試劑當量數與使用球磨機反應不同時長分別對於醣基化修飾產率之影響,發現當反應試劑當量數高、反應時長適中(兩小時)、官能基氫鍵效應減小時,產率較高。 此外,我們亦透過細胞實驗結果,確認探針能與特定癌細胞上Siglecs受體結合並產生螢光,由此推論此探針具有檢測腎臟癌細胞的效果。

大氣常壓微電漿合成共價有機框架應用於光催化降解汙染物

本研究使用一種快速、環保的共價有機框架(COF)合成技術,並應用於水中有機污染物的光催化降解。相較於傳統高溫高壓或需有機溶劑的合成法,本研究採用大氣常壓微電漿技術,在室溫條件下、以水為溶劑,於一小時內快速合成COF,展現綠色化學優勢。合成後以XRD與FTIR確認其具結晶結構與C=N官能基,均證明反應成功。實驗結果顯示,該COF能有效降解結晶紫(CV)與亞甲基藍(MB),分別在40與20分鐘內達到56.12%與68.09%降解率,明顯優於未加COF只照光的對照組。動力學分析亦符合擬一級反應模型。SEM影像顯示其具高度有序孔洞結構,有助提升光催化效率。本研究證實大氣常壓微電漿合成COF具高效率、低能耗與環境友善等優勢,未來可望應用於廢水處理與環境淨化等領域。

工業廠房作業人員智慧型即時安全監控與危害預防平台

本研究旨在開發一套以影像辨識為主、結合生理徵象監測之「工業廠房作業人員智慧型即時安全監控與危害預防平台」,以實現對作業人員 的即時保護與風險預警,成為基層勞工免於職災威脅守護者,保障工作權益的最佳防線。 此平台具備多工作場域模組化功能,首先以重電設備場域作為研究起點,透過有限狀態機(FSM)架構,系統性地建立作業流程的狀態圖。平台結合YOLO模型於狀態圖之啟始狀態進行防護裝備穿戴辨識,預防狀態之設備通電警示,作業狀態則以長短期記憶神經網路(LSTM),搭配心率與聲音感測器偵測。 此外,本研究亦於車床機械與高處施工場域展現良好的監控預警與可擴性成效。未來期望進一步推廣平台至更多工業環境,提升整體職場安全管理之智慧化。

范氏起電機驅動之靜電風車運動模型探討

本作品係 利用范氏起電機產生靜電,並以電壓驅動標準靜電風車及自製鋁質靜電風車模型。其中標準靜電風車為范氏起電機附帶之零件,而自製靜電風車可改變包含尖端角度,風車半徑與阻力係數。以電鑽增加轉速改變范氏起電機輸出電壓。在各項實驗中分別測量包含電壓,離子風穩定性與轉動角速度。透過參考資料與實驗建立風車系統轉動時的統御方程式。結論包含推力與電壓呈正相關並在尖端角度介於30-45度間有最大推力,半徑影響特徵時間與終端角速度,阻力係數影響轉動方程,使系統分為指數飽和與雙曲正切飽和。最後探討其對空氣中微粒清潔之實際應用。

遨尤四海––原三角形和頂垂三角形的尤拉線性質探討

本研究以圓內接多邊形為主題,探討其幾何結構中的尤拉線特性,重點分析原三角形與頂垂三角形之間的幾何關係,以及原三角形與六邊形尤拉線的關係。

水底紅塵起,山頭白浪飛

水中地形的探測多半傾向於專業領域方能觸及之項目,然而對一般學生而言,亦有可能需要使用水底探測的時機,成本考量與可行性將是一大挑戰。本研究旨在找出可能的辦法解決上述問題,並測試準確度。最終本研究利用防水的超音波感測器作為聲納掃描後,利用架設好的server回傳超音波數據,預處理後以立體模型的方式呈現出來。經由路面和水中實測並取得實驗數據,於結論中有詳盡資料測值,具有可視化的地形建模,和簡單上手的操作介面進行觀測,未來期盼能成為簡易且實用的探測儀器或改良原型,並能投入其他水上領域。