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第58屆--民國107年

同聲相應『辨材』無礙

本研究係使⽤快速傅⽴葉轉換對⾦屬圓板撞擊產⽣的⾳頻進⾏分析,並搭配⾃製的運算叢集,來實現使材料辨識系統。本研究為分析⾦屬圓版與其相關之物理量對⾳頻的影響,吾⼈透過 Journal of Sounds and Vibrations 中的⼀篇 “The Influence Of Poisson’s Ratio On The Natural Frequencies Of Free Circular Plates”之公式,配合⼤量實驗做為數據轉換的基礎,找出⾦屬的Ψ值,如鋁為0.15762、鐵為0.28921、銅為0.36213,最後將之整合,並提出以機器學習的⽅式優化材料辨識系統,⼤⼤提⾼本研究之未來發展性。

以「隱」制蟎~探討二點葉蟎在食物缺乏及天敵出現下的生存策略

校園葉上的二點葉蟎,對同時出現的兩種天敵(小黑隱翅幼蟲、捕植蟎),有什麼特殊的生存策略?除了繁殖快、生活史短之外,雌蟎在食物短缺或族群密度過高時,常於植株高處主導蟎球形成,以利擴散。蟎球分為可移動外層及不可移動內層,外層以若蟎(多發展為雌蟎)為主。雌蟎到新環境會主導聚集行為產生,並能感測到環境天敵氣味或天敵出現,加強聚集行為以提升存活率。二點葉蟎的織網行為顯著降低隱翅幼蟲捕食卵的能力(降低31%),但無法以此防範體型較小的捕植蟎。二點葉蟎的排泄物具有降低捕植蟎捕食卵的能力,同時吸引大型天敵隱翅幼蟲的前來,優先捕食捕植蟎,使二點葉蟎在兩種天敵存在環境下,存活率反而升高,真是令人驚嘆的生存策略。

未知環境中自主探勘、定位及導航之整合系統

本研究透過ROS(機器人運作系統)實作一個能自由探勘且進行SLAM (同步定位及地圖構建),且使用自身建構出的地圖進行導航任務之機器人系統。將探勘與定位領域結合,機器人便可以在面對完全未知的環境有一套應對措施。利用ROS機體與程式軟體分離的優點,本研究開發出的系統可以運用於任何能安裝ROS或與ROS連結之機體,供各式各樣的服務做為一系統性的路徑規劃器及運動基座。並探討此系統擅長及較不適用的環境,呈現目前機器人系統的運作能力。而日後在各區塊的技術精進,都能分別套用在此系統上,而不需要重新建構整個架構。

「衣」起革命—涼感衣各項指標檢測與改良

本研究利用各項熱性質與舒適性來比較市售涼感衣的優劣,包括熱傳導、熱擴散、熱吸收、Qmax值、吸水性和彈性力,接著比較各纖維差異。比較完後本團隊開始思索如何使涼感衣更涼爽舒適。而市場上的複合功能衣物,如GORE-TEX®布料的透氣排汗與防水功能是利用多層布與薄膜的組合達到效果。受到啟發後開始進行涼感薄膜塗佈實驗,主要是添加涼感礦石粉體於DPU中,再塗佈於織物上。為多方比較,設計了塗佈不同厚度及添加不同比例涼感粉體的實驗組,每一組再進行熱性質和舒適性實驗。最後比較涼感效果、舒適性與經濟效益等各項實驗參數組合,結果顯示最佳條件為:塗佈厚度100μm涼感粉體15wt%。被覆涼爽織物未來可用於春夏季之外套、長褲、床罩、枕頭套、坐墊與躺椅等用途。

以幾何圖形發想來建構覆蓋方格數之演算法—探究台灣AED設置數量與分佈

AED(Automated External Defibrillator),中文稱為「自動體外心臟電擊去顫器」,是一台能 夠自動偵測傷病患心律脈搏、並施以電擊使心臟恢復正常運作的儀器,因此傷病患的存活往往是和時間和死神的賽跑,如果將AED設置於人潮眾多的公共場所,供民眾搶救時使用,可降低該類傷病患到院前死亡率。 本研究是以政府資料開放平臺網提供的AED位置資訊,將資料導入地理資訊系統(QGIS),呈現實際分佈狀況之網格化的結果,因應台灣行政區域的不同形狀,試圖探究數學上所學的幾何圖形,利用數學原理來設計覆蓋方格總數的演算法,藉此找出覆蓋的範圍內,是否需要再增設AED裝置,提供一既有效率且平均的急救體系。

「球」好撞撞—球體撞擊平面移動及滾動之探討

我們發現了球撞到平面後有回彈的現象,我們設計了幾個實驗來了解並探討這個現象。本實驗主要探討當球體水平撞擊各個垂直平面之後所損耗的能量、球後續的運動狀態以及兩者之間的關係。我們觀察到:碰撞損耗量與碰撞面材質有關,而碰撞動能損耗率且後續運動狀態與入射速度、球與地面的摩擦係數......有關,而實驗可看出,當球體撞擊摩擦力越小,且碰撞損耗能量越大的平面,越容易造成球的回彈現象。

萬象「羹」新-探討勾芡液的黏度變化

本研究旨在探討各類芡粉糊化後所形成的勾芡液黏度與芡粉性質之間的關係。首先觀察測量並比較各芡粉的澱粉粒大小、直鏈澱粉含量、糊化、老化現象等特性,並自行發展製作旋轉式黏度計,用以測得實驗中蓮藕粉、樹薯粉及不同支鏈澱粉比例的玉米粉勾芡液在不同條件下的黏度,並與芡粉特性做綜合討論。支鏈澱粉含量高的勾芡液黏度大、耐剪切;芡粉糊化前加酸即難起糊,加鹽、加蔗糖對不同種類芡粉的黏度變化有不同效果。

百「蚊」不如一「黏」~滅蚊大作戰

本研究目的是探討果蠅膠黏蚊板對於蚊子的沾黏效果如何。從這個科學研究中,探討蚊子是否會因為果蠅膠黏蚊板的顏色、有無光線、板子擺放的高度、角度而有所不同呢?我們利用自製果蠅膠黏蚊板,每天記錄蚊子沾黏的數量,預期找出最佳果蠅黏蚊膠的使用方式。我們可以利用這些研究發現,讓室內、外的蚊子達到有效的減少族群數量,也可以避免病媒蚊傳染登革熱。

平行玻璃板間的愛情故事──探討兩夾水的平行玻璃板拉開之力

兩玻璃板間夾水時,兩玻璃板會不易拉開。我們以圓形玻璃板為實驗工具,於中間夾水,以力感應器測量拉開兩片玻璃板所需之力。此實驗模型是架構在「液橋」理論上,根據此理論,分開兩玻璃板的力和玻璃板及所夾液體的壓力差成正比,即可由Young-Laplace equation推得:△p=2 γ/δ。 實驗結果如下:當玻璃板面積大小固定,水量愈少,兩片玻璃板拉開所需的力就愈大。當水量相同時,圓形玻璃板面積愈大,兩片玻璃板分開所需的力就愈大。玻璃板大小相同,且所夾液體體積相同時,玻璃板間的液體表面張力係數愈大,兩片玻璃板分開所需的力就愈大。當板面積和板間所夾的水量相同時,分開兩玻璃板所需的力會大於分開兩壓克力板所需的力。

南竿地區家燕燕巢探究

本調查研究針對南竿地區九個村莊所有家燕(Hirundo rustica)舊巢位的數量、毀損狀態、建築物各因子對燕巢數影響、巢位下托物及保護物等做觀察探討。結果發現家燕巢數以介壽村最多而每戶築一個巢比較多;家燕舊巢位的完整狀態以「完好」最多;家燕巢位以一樓為主而壁面材質以水泥壁面為主,磁磚壁面亦高。屋簷長度並不會影響家燕築巢的選擇,同時房屋有前下簷會造成家燕築巢數下降。在家燕築巢位置上比較喜歡選擇左右兩個直角,同時會築巢在物品上以為依托,其中以電線、PVC管為主,而托物對巢的毀損有降低的功能。燕巢下保護物以紙板最多,其次木板,可避免髒亂。家燕屬於地區夏候鳥,在地區有一定的生態角色的扮演,我們更要對牠多了解,進而保護牠。