探究精神獎

「皂」化弄豆-探討肥皂對綠豆生長影響及因應對策

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響,藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示,不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制,添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」,使用 EV3作為控制程式,監控植物生長環境,以水質的三個變因做為監測對象:導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L),監控到水質低於下限或高於上限時,透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應,改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

孤注一擲:購物傾向與價值知覺研究

過去研究認為理性判斷在人的決策過程(包括購物)中具有重要影響力,但追求「未知刺激」的購物行為在日常生活中仍時有所見。有鑑於此,本研究設計實驗,驗證人們在完全自主選擇情境和沒有特定偏好情境中的購物選擇。研究結果發現:人們購物時,確實多數會秉持理性判斷選擇安全的已知結果而非冒險的未知選項;就算選擇冒險的未知選項,背後還是受到以期望價值為基礎的理性規則約束。總而言之,人們的購物行為如同過往印象,傾向理性判斷過程。本研究探討了購物行為和理性的關聯,為販售類似性質產品的商家在商品內容設計及訂價方面或能有所啟發。

天然花青素光交聯複合水凝膠支架之3D列印研究

本研究利用天然花青素作為光交聯劑,成功製作出低毒性的光交聯水凝膠,並可利用3D 列印技術,應用於生醫領域三維支架。 於不同比例的甲基丙烯酸明膠及甲基丙烯酸透明質酸中分別加人花青素或光起始劑 Irgacure2959,並使用365 nm波長紫外光作為交聯光源以製備複合水凝膠支架。 利用NMR、FTIR、SEM及溶脹性、降解性、攀附情形測試,確認分子結構及材料特性分析。體外試驗進行細胞相容性測試,結果顯示加入花青素的光交聯水凝膠對細胞的毒性遠低於添加I-2959的。最後使用3D列印機將花青素光交聯水凝膠堆疊列印成三維支架。本研究顯示花青素光交聯水凝膠未來可成為生物3D列印的原料,應用於組織工程領域。

擺盪在秩序與混沌的邊緣--流體阻尼球對建築物耐震度的探討

實驗結果發現膨性流體阻尼球對建築物有最好抗震能力。由混沌擺(雙擺)的光軌與不同長度單擺及雙擺擺動時間比較的兩個實驗,可觀察雙擺的下襬擺動可減緩上擺的擺動幅度,當總長35cm、32.5cm、30cm(上擺長度固定),較單擺而言可減少擺動時間的比率分別為52.2% 47.7% 38.5%,而上擺能量衰減功率比值依次2.071倍1.875倍1.670倍,推知雙擺上下擺不同擺向、速度,產生干涉波可減少擺動時間與能量。將雙擺原理應用於建築物的流體阻尼球,利用流體特質,模擬上、下不同擺速的雙擺,由實驗結果推得,建築物受定力搖晃時,建築物水平加速度分別為:膨性流體(115gal) <鹽水(172gal) <水(207gal) <僞塑性流體(334gal) <剛性阻尼(346gal),若將膨性流體應用於超高樓的阻尼球中可穩定建築物,並可利用其擴溶效應,避免阻尼球受外力時引發的變形,以增長使用年限。

環境永續螢光碳量子點於太陽能電池之應用

有機太陽能電池(OSCs)因製程簡單、可撓性高及成本低等特性而備受矚目。本研究除了致力於提升OSCs的元件效率之外,亦將聯合國永續發展目標(SDGs)融入研究之中。為了符合永續發展的精神,本研究以生物可降解、安全無毒以及生產便宜的永續材料,來取代目前OSCs所使用的環境有害及難以回收之材料與製程,讓OSCs從材料製程端就符合SDGs的技術發展與產品應用趨勢。台灣桂竹、功勞葉植物及菠蘿均是台灣盛產常見之天然植物,將其利用於製備螢光碳量子點作為OSCs中界面優化材料,能有效降低電子傳輸層之表面粗糙度、界面缺陷及串並聯電阻,讓OSCs元件的效率提升。研究結果顯示,菠蘿螢光碳量子點具有優化氧化鋅電子傳輸層特性的最佳能力,能使OSCs的光電轉換效率由12.76%提升至13.99%。

石灰岩的華麗轉身-不同化石密集層特性與鐘乳石形成之探討

本研究主要是針對牛山-龜重溪河床生物碎屑石灰岩層、六甲地區-水流東扇貝石灰岩層、高雄田寮區-大崗山生物碎屑石灰岩層與花蓮秀姑巒溪口-紅色生物碎屑石灰岩層四個不同化石密集層所形成的石灰岩層進行野外調查,並採集現場標本進行後續實驗。首先是透過鹽酸溶蝕來確認四個位置的碳酸鈣含量比例,發現大崗山與牛山石灰岩的含量非常高,而由文獻知道透過鎂含量可以判斷古環境氣溫的高低與海水鹽度的變化狀況,所以進一步由成分分析儀器來定量出四個位置的鎂元素含量,並推測出四個地區古環境氣候造成生物大量死亡的原因。題目中的石灰岩的華麗轉身指的就是鐘乳石,所以報告最後嘗試探討天然鐘乳石的形成機制與製作出紅色-類鐘乳石的樣品。

數位彩色參數測量溶液性質

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係,在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光,讓試管色彩數值均勻,也可調整入射光強度與種類。在容器上,以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管,驗證多層數、高濃度,對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法,可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計,研究6 種指示劑酸鹼變色,將指示劑分類,並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置,能應用在生活上,藉由將色彩變化定量,來解決許多問題。

生物炭可降解覆膜對土壤與植物生長影響

本實驗分別以椰子纖維、木薯莖、茶葉渣、油棕枝與鳳梨葉五種農業廢棄物為原料,將其熱解成生物炭研磨加入可降解塑膠原料中製成五種生物炭聚合薄膜,替代一般塑膠覆材,種植萵苣於紅土與黑土並施用,五周後採收檢測。對於各土壤性質,此五種覆膜對於紅土及黑土之酸鹼值、電導度等有不同程度幫助,但於有機碳含量與生物酶活性等性質的趨勢不一,推測其取決於更進一步的生物炭本身性質;在萵苣生長方面,多數組別的乾、濕重增加。種植五周萵苣採收後薄膜已有一定程度的降解,不會造成殘留汙染,還可提升土壤性質及幫助萵苣生長。

滾滾沙塵~探討不同因素對土石崩塌的影響

本研究透過資料蒐集了解臺灣邊坡土石概況,得知臺灣約有50%的土地,坡度都在40°以上,山坡多且地勢陡峭,因此山坡地災害層出不窮。 經設計實驗探究發現:泥沙適量含水可以增加安定角,使泥沙在坡地上較不易掉落,實驗中以顆粒0.21-0.42mm的中砂安定角最大。而混合不同顆粒大小的泥沙及有坡腳的山坡地也可以增加坡地的安定角。當山坡屬順向坡時,土石較不穩定,而加設岩錨可以增加土石的穩定性。 另外,發現震動次數越多及震動力量越大,泥沙掉落量會較多;當山坡坡度達到約35°時,地面震動會有較明顯的影響,土石掉落量也會較多。 最後建議:在順向坡位置,或地震發生頻繁、交通流量大及超過35°坡度的山坡地附近都較可能出現土石崩塌情況,應適度做防範。

就問你「浮」不「浮」:浮球的穩定性討論

我們利用扭蛋製做單軸、分離式及貫通式雙軸浮球模型,進行海水與淡水的載重與吃水深度、配重位置與傾斜角度、造波和回正觀察。發現載重與吃水深度呈線性關係。不同配重位置明顯影響分離式模型的傾斜角度,重心越低,角度越小。貫通式模型易保持正浮,但重心較高者,正浮不穩定,稍受擾動即傾斜。 在造波中發現浮球呈週期性運動,且浮力最大值在波峰,最小值在波谷,相差可達50%~85%。垂直方向運動速率最大值約在平衡位置,垂直位移最大值<2倍波高。 不同配重位置的貫穿式模型以90°傾斜入水,軸頂到重心的距離(L)決定浮球是否回正。本實驗發現全長16cm的模型,L≥11.42cm者,均可回正,L≤11.17cm者,均無法回正,顯示L越大浮球穩定性越高。