工程學科(二)科

Due to having Asperger's syndrome, I want to make a pressure vest suitable for hot and humid climates like Asia to help reduce the daily anxiety of children and adults with autism, ADHD, sensory disorders, etc. To solve this problem, I first tried using a porous material. But after seeing a pressure vest in person, I found it to be useless. Therefore, I came up with the idea of creating an active airflow cooling system between the body and the pressure vest. To experiment, I wanted to make pressure vests. However, I found that a high-frequency TPU welding machine is required. Thus, I made models of pressure vests using airbags, water-resistant nylon, and quick-drying fabric. I also made models, which came from sandwich fabric. Through this research, I discovered that the sandwich fabric design has the best passive heat dissipation, and the combination of the sandwich fabric and the active airflow cooling system has the best active heat dissipation.

「水泥」是所有建築物中不可或缺的材料，然而波特蘭水泥的生產過程所產生的二氧化碳數量卻加劇了全球暖化問題…。 在學校我們有一間專業的陶藝教室，在每學期都累積不少素燒坯的瑕疵品，有時要將它去除也諸多不捨，於是啟發了我們想要給予它不同的利用價值。當材料課老師提及無機聚合的概念時，隨即引發了我們實驗研究的動機，我們決定運用學校陶藝教室學生窯燒失敗的素燒坯體取代水泥，藉由鹼激發製作成再生無機聚合物，並與水泥漿體進行抗壓強度試驗，且探討密度與素燒粉的關係，期望減少廢棄物以達到循環經濟之成效。

本研究可分為兩大主題，其一為提升全釩液流電池之反應時間，二為製作釩空氣電池。為節省實驗成本，皆購入較為便宜之V2O5自行電解為所需之V4+及V3+，並運用自行製作之全釩液流電池，探討其何種內部迴路構造與複合膜可使電池反應時間與理論值最相近，亦自行嘗試製作釩空氣電池，將其沉澱物V2O5拿來重複電解。實驗結果顯示，Type-2反應時間最接近理論值，本團隊之複合膜為PVA、LiCl、與杜邦公司之Nafion溶液聚合而成，與市售之Nafion-117比較結果，本研究之複合膜電壓效率、能量效率及庫倫效率仍不及Nafion-117，但在較高電流80mA下差距接近，且反應時間較快。本研究亦發現碳氈經高溫加熱後，再浸泡於強氧化性酸中會有效提升電池系統效能。

我們選擇使用氧化石墨烯作為本次實驗的材料，利用強氧化劑和硫脲切割氧化石墨烯 (GO)，得到石墨烯量子點 (GQDs)，根據量子的尺寸效應，合成出的量子點越小，放光越藍移；量子點越大，放光越紅移。由於我們想將石墨烯量子點發光的特性應用在細胞成像，因次我們透過改變各種變因，得到放光 700 nm 的石墨烯量子點。由於紅外光可穿透較深層的皮膚，產生膠原蛋白，對於醫療上的應用有極大潛力，我們將合成出的石墨烯量子點加入海拉細胞中，使細胞產生胞吞作用，並且比較四個不同樣品，GQDs 20 min、GQDs 1 hr 30 min、GQDs 20 min + biotin、GQDs 1 hr 30 min + biotin，透過儀器鑑定得知細胞對 GQDs 1 hr 30 min + biotin 的接受度較高，再將獲得的結合石墨烯量子點的細胞應用在細胞顯影上。

長期以來，若人體發生軟骨缺損，僅能依賴藥物或手術來減緩軟骨損傷，但無法達到修復軟骨之目的。 本研究使用天然高分子進行交聯反應製備軟骨支架，透過溶劑鑄造鹽洗法，控制內層孔洞粒徑及數量，探討不同粒徑大小與添加量之造孔劑對支架物化性質與促進細胞分化能力之影響。透過觀察顯微結構，測試吸水量、降解性、抗壓強度與交聯度，並測試生物相容性與促進前驅骨母細胞增生及分化之能力。 結果發現，造孔劑粒徑大且添加量多的軟骨支架 (170-4)，雖抗壓強度僅 0.0177 MPa，每克支架吸水量達 14.72 mL ，浸泡於試劑 30 天後，支架不會明顯降解，且不具細胞毒性，促進前驅骨母細胞增生與分化的能力最佳，因此可作為適用於軟骨缺損修復之組織工程支架，提高軟骨修復之成效。

廢棄香灰處理不易且對環境有危害，廢棄香灰經定性分析後含鹼性物質CaO，佔其成分中50%，因此以廢棄香灰研究製成香灰屋瓦及地磚，探討其能否與酸雨酸鹼中和之可行性，我們進行多次屋瓦逕流酸雨及浸泡酸雨實驗，且台灣地區的下雨型態多為豪雨沖刷屋瓦頻率高，在實驗中觀察到香灰試片與酸雨中和效率和內含香灰比例呈現正相關，結果顯示摻入20％香灰所製成的屋瓦的酸鹼中和能力最適合台灣環境使用，香灰製品相較於傳統屋瓦有製程價格低、高耐用性和酸鹼中和效率高等特性，可作為屋瓦材料或地磚的新發展。製作地磚部分因發現水泥會包覆香灰陶粒，因此採用孔洞較大的陶瓷摻雜香灰進行3D列印，可快速製作不同環境應用之地磚。

食品快篩廣泛運用在生活當中，而受到這種機制的發想，本實驗想運用阻抗頻譜推估酵母菌的未知濃度，讓民眾了解自己平日所攝取的物質是否有過量而影響身體健康。本實驗利用網版印刷做出四種不同規格的銀膠晶片感應溶液的阻抗及導電率，用LCR掌上型電錶測量不同濃度的強電解質NaCl（食鹽水）確認晶片能有效的使用，再測量弱電解質醋酸的平衡常數，最後擴大至大分子味精及生物酵母菌，成功得到生物溶液酵母菌的阻抗頻譜和檢量線，如指叉數目為8、指叉間隔為0.1mm的指叉電極，其對酵母菌溶液的檢量線R2值為0.9958，靈敏度為3.08x10-6 ± 1x10-8，在98%信心區間下之偵測極限為0.0125 (顆/1mm2)，為生物快篩檢測提供了新的可能。

在日常生活中，橋墩遭河水猛烈沖刷，導致車輛或行人無預警的落橋事件，因此瞭解橋墩如何遭受水流破壞為當前重要課題。本研究藉由自製模擬渠道模型，探討水流碰到橋墩後的變化，並記錄不同變因下水流壓力與水流速度的關連性。經過實驗後，得到： 渠道水位越高時，則表層流速越慢，且壓力隨水位深度加深呈非線性增加。橋墩的存在會增加各量測的壓力值，尤其在橋墩前後壓力為最大，並隨橋墩與渠道邊的距離縮小，水壓會愈大而流速越慢。在橋墩形狀中發現，水流接觸的表面積越大，對壓力的變化也越大。不同橋墩形狀的流速比較△＞○＞◇＞□＞ ，橋墩為四角柱時流速比較 ＞ ＞ ＞ 。最後進行實際渠道測量，並與模擬分析比較，發現所有變因皆有共同的趨勢。

台灣位於歐亞、菲律賓板塊交界處屬地震頻繁區，而1999年發生921地震對台灣建物造成嚴重損害，爾後政府投入大量經費對校舍進行耐震補強，其中以裝設剪力牆為常見補強方式，因此我們想藉由縮尺建物模型實驗進行探討校舍建物裝設剪力牆後之減震效益。 本研究目的係模擬長八間教室、高三層樓單元之長軸向校舍建物進行之抗震試驗，並透過對照組與實驗組模擬不同地震波下位移、軸力與加速度進行比較？並討論在實驗模擬後各方面的特性並比較差異。 藉由安裝位置、開口形狀、大小、斷面四種不同控制變因進行討論，本研究實驗結果顯示，安裝於對稱建物長跨中心皆有明顯之消能效益，且開口與材質亦有不同減震效益，而模型尺寸規模亦屬重要關鍵。

將光觸媒應用於降解染料，可以減少有機汙染物，達到環境保護的功效。在我們的研究中，調配不同比例之硫與銦，進行鍛燒，分析其作為光觸媒降解染料之可行性。由實驗發現硫化銦有吸收可見光與紫外光光譜的特性，光催化效率佔了很大的優勢。而在光電流實驗中，發現In：S=1：1與2：3的比例下光電流值高於硫化鎘，由於硫化鎘對人體有害，故硫化銦有取代硫化鎘作為光觸媒的可能性。在In：S=2：3的比例下進行羅丹明B降解有最佳效率。在我們的研究中已成功製作出具有明顯稜角的結晶顆粒且能於可見光下行光催化反應的光觸媒，並能順利降解有機染劑，成為具有作為廣泛使用光觸媒之可行性，達到除污、殺菌、抑菌的目的。