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高級中等學校組

把新鮮包起來-非塑料環保薄膜之研發

本研究採用海藻膠糊液製作出薄膜,得知甘油、醋酸是關鍵成分,可控制糊液的流動性或軟硬度,以2%海藻膠糊液,添加2%甘油、1.5%醋酸之配方比例來製作薄膜,本研究稱之「自製新型保鮮膜」,藉由不透明度、穿刺強度、抗拉強度、拉伸長度等物性測試,驗證「自製新型保鮮膜」初步具有商品化之水準。在實際應用上,「自製新型保鮮膜」包裝功能特性、包裝視覺效果甚佳,並具備優良的冷藏保鮮效果,而且不用擔心因保鮮膜接觸油脂、蒸煮或微波加熱處理所衍生的食安問題。「自製新型保鮮膜」之水活性值遠小於0.6,因此,常溫下具有相當好的貯藏性。最後,經3週掩埋測試,證明「自製新型保鮮膜」之腐敗性甚佳,是一種對環境十分友善的環保材質。

磚之白華抑制

本研究比較各類抑制白華之方法,並在實驗中調整之配比,探討這類變因對於抑制白華之影響,實驗出抑制效果最佳之試驗組別,確實改善磚牆產生白華之問題,另針對磚品級及水灰比,探討出其因子是否與白華生成有直接關係,在實驗中我們砌出三磚七皮的磚牆並置入四種抑制白華之方法,分別為:純水泥砂漿、低鹼水泥、黑糖水及撥水劑。

別當白屑公主-頭皮菌種與頭皮屑之關係

本研究收集有頭皮屑的人與正常人之頭皮的樣本,探討其菌相並研究其與頭皮屑之關聯,經篩選與菌種鑑定後,發現頭狀葡萄球菌( Staphylococcus capitis)普遍存在於正常人頭皮上,而有頭皮屑的人較無此菌種,此結果顯示,頭狀葡萄球菌可能為對頭皮代謝週期有幫助的益菌。接著進行頭皮菌種乳化油脂的實驗,發現頭狀葡萄球菌的乳化油脂能力較頭皮上其他菌種:如藤黃微球菌( Micrococcus luteus)為佳,且頭狀葡萄球菌除了油脂仍需要其他碳源才可生長,非單靠油脂維生。最後探討洗髮精和界面活性劑(Tween20和Tween80)與頭皮菌種之抑菌作用,實驗結果發現洗髮精對頭狀葡萄球菌和藤黃微球菌皆有抑制效果,但界面活性劑對其並無抑制效果,推測抑制頭皮菌種的成分並非界面活性劑,而是洗髮精中的其他物質。

圓例覺醒

平面上,P點為△ABC內部任意一點,AP、BP、CP分別交△BPC、△CPA、△APB這三個三角形的外接圓於A'、B'、C'。若△ABC為銳角三角形,則PA'/PA·PB'/PB·PC'/PC≧8,等號成立時若且唯若△ABC為正三角形,此外,並以三角形的三內角來表示P點為費馬點、外心、內心、垂心、重心時的確切比值;接下來推廣至n維空間,當P為任意n+1單體A1A2....An+1內任意一點,A1P、 A2P、…、An+1P 分別與n+1單體P-A2A3...An+1 、P-A1A3...An+1 、…、P-A1A2...An 的外接n-1維球面交於A1、A2、…、An+1,滿足Πk=1n+1PAk'/PAK≧nn+1,等號成立時若且唯若PAk'/PAK=n,k=1,2,...,n+1,其中n≧2。再藉由任意點的結論,可以應用於直接生成或快速解出許多特殊類型的三角函數不等式。此外,從主要的不等式還可以得到Σk=1n+1AkP/AkAk'=1,此時P點為n維空間中任意一點,最後,我們把圓改為圓錐曲線,再進行線段比值的探討。

利用生成對抗網路生成擬真的山脈地形

本研究中,我們利用Google所提供的API收集來自台灣及中國的地形高度圖(heightmap)和衛星空照圖。我們利用收集的圖像訓練pix2pix cGAN (conditional Generative Adversarial Network) 模型,並將人工繪製的高度圖加上真實山脈應有的細節(包含尖銳的山脊、山壁上的紋路、連續的河流網路……等),透過訓練的pix2pix模型生成更接近真實山脈的效果。為了提升擬真地形的生成效果,我們在原先pix2pix模型的基礎下,額外加入「動態權重層」來達成。最後利用這些經訓練的pix2pix模型,開發了API、Unity客戶端及網頁客戶端,使我們訓練的pix2pix模型更加實用。本研究除了能應用於遊戲開發,使生成擬真山脈的流程更為簡化,也可將其應用於將低解析度之高度圖轉換為高解析度之高度圖,同時保持高度圖的真實性,幫助地形資料的收集作業。

磁力震盪光點秀-探討磁鐵在磁場中的舞動現象

最早看到網路上有人利用磁鐵間的磁浮力量,玩起了擺盪的玩具,從磁鐵間看似不規律的起落中,有著一股無形的默契,形成相互擺盪的有趣現象。為一探究竟,好幾年針對不同變項研究,不斷改良簡易又精準的自製儀器,累積許多經驗,以此為基礎,發現: 1.磁力震盪傳遞的效果會受到磁鐵本身磁力與形狀雙重的交互影響 2.外圍磁鐵數量越多磁力震盪傳遞的效果越好 3.改變兩顆外圍磁鐵夾角對磁力震盪影響不是呈現線性比例關係 過程中利用磁力震盪的特性,設計並製做出實驗所需的測量器具,再由磁力震盪變項的相互影響,可歸納傳遞磁力效能最佳的變項組合,最後利用磁力震盪的特性,設計出光感式磁力震盪的測震儀,可說是從小東西玩出大道理來!

蝶豆花與風茹草萃取製備抗氧化抗UV乳液

本實驗探討以蝶豆花及風茹草的萃取液,以不同比例混合調配成防曬乳,並以儀器測量各混合比例的防曬係數,以及比較各混和比例的抗氧化活性高低。市售的防曬乳多半會加入化學添加物,皮膚在短時間內雖能具有阻擋紫外光效果並可產生光澤,但也會加速肌膚老化,長期使用可能會累積這些物質於皮膚上,實驗目的是希望以自然的素材,例如以蝶豆花及風茹草萃取物中的天然成份,調配出同時可具備抗氧化活性及防曬(抗紫外線)效果的防曬乳,搭配分光光度計以及自製的紫外線強度檢測裝置測量出兩者混合的最佳比例,並將最佳比例製成的防曬乳與市售防曬乳進行抗氧化活性及抗紫外線能力的比較,如能接近市售防曬乳的上述效果,即達到本實驗的探討目的。

挖掘運動研究與操作改良

時機歹歹,工作愈來愈難找,社會新鮮人的平均薪資每每下降。但您知道嗎?有許多傳統產業相當缺人,且薪資誘人,這些工作的資深人員通常稱為「師傅」。但這些工作的特性是「辛苦且需技術性」,年輕人要學習「師傅」的技術,通常需日積月累的經驗才能出師,這段學習時間長且辛苦,無法撐過煎熬的新人退出,自然形成產業人力斷層。 重機械挖掘機是一個典型的例子,操作挖掘機需要靈活的反應與操作經驗,入門新人操作動作較慢、施工結果有落差,會造成整體施工進度壓力。本研究希望能擷取前述「師傅」的技術經驗,融合到智慧型輔助系統上,以縮短入門技師學習時間、降低入門門檻,以期減小產業人力斷層,增加就業機率,也增加整體工程效率。

茶飲杯薄膜去除自動分類裝置

茶飲杯在飲料喝完後,使用者無法將薄膜割除,以致於茶飲杯亂丟,大杯與小杯無法分類,薄膜未除造成無法堆疊,造成垃圾佔的空間增大,使垃圾場一座一座蓋,塑膠杯與紙杯又同在一起,造成環保人員疲於奔命,問題一大堆… 本研究即想要在一個集中點收集數量很多的茶飲杯,製造出一台機器,能解決茶飲杯造成的環保問題,無論大杯或小杯,也無論是紙杯或塑膠杯皆能自動分類堆疊成一堆,讓環保人員輕鬆的處理茶飲杯的問題,讓垃圾場減量,解決環保問題。 本研究讓操作人員將喝完的的茶飲杯,無論是紙杯或塑膠杯,無論是大杯或小杯,都能自動除膜、自動分類與自動堆疊,這一部機器做出來,是解決茶飲杯無法分類的好方法,符合環保理想。

油汙環境中微生物群聚感應與生物降解的探討

本研究是以油汙環境下微生物群聚感應為主軸,探討以生物性方式處理海洋原油問題的可行性。自然環境中,微生物之間有著緊密而複雜的交互作用,支持著整個龐大的生態系統。因此,比起過往研究聚焦在單一微生物的除油潛能,我們利用PhyloTags來進行微生物16S rDNA的全序列定序,再將結果以MetaMIS軟體分析菌種間的交互作用,探討微生物處理油汙的發展潛力。 本研究中,我們發現海水中一株Rhodobacteraceae科的細菌(代號OTU3)可能是導致現實生活中生物性除油法無效的原因。我們也發現在原油環境中,Thalassobius mediterraneus具有促進多數微生物生長的能力,具發展的潛能。此外,在加入散油劑之後,則是Nautella italica促進其他細菌生長。未來我們希望進一步探討此群聚感應更完整的面貌,期望能應用在生物除油的發展上。