團隊合作獎

「莫比烏斯環」是由德國數學家莫比烏斯和約翰．李斯丁在1858年發現的。將一般的紙環剪斷後，將其中一邊翻轉一次（翻轉180度）再黏合，會形成一種單面單邊體。本研究將從莫比烏斯環的結構及特性出發，並測試不同翻轉次數，以及不同的裁切方式所產生的影響。最後嘗試找出翻轉及裁切兩種變因不同時的規律，進一步推論在其他翻轉次數或是裁切方式所產生的結果。

本實驗研究目的是以電化學氧化法降低廢水中的氨氮濃度，藉由使用石墨導電塗層/壓克力電極，改善石墨機械強度低的問題。我們使用導電度計法測量水溶液導電度並計算其氨氮濃度，處理後的廢水濃度符合台北市放流標準，且去除率皆高於75 %，比配置的氨氮溶液高，可知電化學直接氧化法更適合應用於處理實際廢水。本研究的副產物硝酸鹽濃度皆低於1.19 ppb，對實驗影響極小。實際處理廢水時，使用石墨導電塗層/壓克力電極所需的電耗能相較於使用石墨電極減少約93 %，但能和使用石墨電極達到相同的去除率。

現本專題是建構無人載具車進行探勘平台的開發，其主要以Arduino Mego 2560作為本地主控台，輔以OLED顯示螢幕展現各類偵測資訊如溫濕度等，並以藍芽模組將相關資訊傳送至遠端平台顯示，除了探測相關資訊外，還將無人載具周圍的環境影像透過ESP32CAM無線wifi攝像頭模組傳送至遠端平台，以提供遠端平台對於周遭環境的掌握及判斷執行相關的控制，因此探勘平台將可提供許多不適合人類到達的場景進行許多探勘及相關救援等行動。

本研究目標旨在透過我們的研究，發展高效能源效率的風力能，使用回收再造（Upcycling）的材料組合環保動力船，撿拾學校周圍環境水域中漂流物，解決校內學生掉落水中的各種球類及垃圾問題。研究結果可知，動力裝置透過文獻探討與實際測量，篩選出半徑35mm、寬15mm的一字形節能風力槳，搭配3D建模一體成形的集風杯使風力穩定、扇葉安全運轉。船體推薦以市售2000cc方形寶特瓶作為浮筒，搭配鯊魚鰭式的導流板有效穩定船雙體船航行。以手機app進行藍芽串列e32Daul智慧晶片，遙控風動力船多方向運動，最後實際下水測試船速、轉向及推動各種球類，撿拾校內水池漂流物。

本研究應用流化床以迴風使固體顆粒懸浮的流體原理，改良振動式餵食器，分析粒徑5mm飼料的阻塞因素，發展降塞策略。研究成果有： 1. 阻塞因素是環狀堆積會縮小出口，並促成最密堆積而不易崩落。 2. 飼料桶漏斗提供內側吹風管及中央迴風圓筒，提供向下出料壓力及向上迴風懸浮力，可達最佳出料速率(4940顆BB彈/秒)。 3. 本研究之最佳結構為： a. 圓柱形料桶：直徑12cm，高度30cm，漏斗口直徑2cm。 b. 中央迴風圓筒：直徑6cm，迴風口距漏斗口3cm。 c. 吹風管：水平角度45度、吹口距漏斗口1cm。 4. 出料動力參數為統內顆粒空間密度0.22g/cm3，風速16.7m/s，堆積壓力4g/cm2(5/8筒高)時，可達吹風出料，停風停料的效果。

本研究研究場域位於宜蘭縣南澳鄉中央山脈向東延伸濱海的餘脈，故運用中央地質調查所網站建立地質圖、地形圖，再將圖層套疊到GOOGLE平台測量坡地坡度及崩地面積等。 接著以現地調查及空拍機拍攝方式探究研究場域。 調查結果發現：該區屬綠泥石片岩，有石英、黃鐵礦、雲母等礦物，雖未發現變質石灰岩，但本研究推測氣候、岩性、地形等因素，使得變質石灰岩被因溶蝕作用而導致岩屑崩滑，造成有趣的地質現象，如岩屑崩滑、碳酸鈣膠結綠泥石、鈣華現象、方解石外生礦等。 最後，經由實驗設計及操作，希望能描述碳酸鈣膠結綠泥石的經過，解釋其機制，複製其現象。

科學家並無發現虎斑烏賊（Sepia pharaonis）有領域行為，卻有論文顯示過度密集的環境中烏賊會互食、競爭。因此我們在特定空間中的進行實驗，發現烏賊間會出現黑色眼環、眼點或體緣螢光變色的現象，且從影片中可觀察到雙方會頭對頭互繞公轉，形成類似「對峙」狀態。因此我們當烏賊持續出現眼環、眼點或體緣螢光變色及兩者互相環繞時，稱之為「敵對行為」。依符合定義之程度及顏色深淺判斷其表現強弱，發現其中小烏賊的敵對行為普遍表現較強烈，然而捕食成功率卻遠低於大烏賊，可知敵對行為表現強弱與捕食成功率無直接關聯。此外，相較於單獨攝食，若成對烏賊產生敵對行為，會顯著延長攝食時間。

台灣已進入高齡化社會，年長者大多行動不便且為外籍看護在照護，因語言不同，導致溝通困擾，所以研究智慧輪椅，從機構設計中設計三段式椅背調整、餐桌的開合；能使用手機app控制輪椅的移動；在智能照護上依年長者需求在手機上設計了撥打電話、緊急Line救助、啟動家電等功能；更獨創能與外籍看護溝通功能，設計了翻譯機，使受照護者能輕鬆地與外籍看護溝通。並從表情辨識上得知，臉部表情辨識的辨識率為0.6~0.7之間；加入比1-3的手勢後，其辨識率提高0.8~0.9之間，最後年長者加入自己喜愛的動作差異大的手勢後，其辨識率均為1(100%) 。與年長者討論適合的表情後，本研究的智慧輪椅能透過表情辨識開啟與閉合餐桌時會說出外籍看護的語言並且能拿餐具與餐點或是收拾餐桌。

本研究探究動態球與剛性、彈性、超彈性膜的交互作用，研究球與膜連續碰撞後「球的彈跳」與「膜震盪、產聲」兩面向。我們分析球的彈跳，發現僅由前五次的趨勢可估算彈跳次數，預測值與數據接近。 另發現「球在彈性面上有後次彈跳高於前次」的情形，且「產聲強度有後次超越前次」的現象。這兩種不定性現象，我們以能量交換大致解釋。 再建立膜震動動力理論，用貝索函數預測撞擊時膜產生的多組頻率，對比數據誤差小於5%。此外膜震動時若再次被敲擊，膜將激發出另一組頻率，且仍在理論預測之內，我們稱之膜頻率的「躍遷」。 透過研究「動態物（球）與彈性膜的交互震盪」的能量交換與「躍遷」現象，以期未來在薄膜震盪工程或聲學失真問題中有更多應用。

在本研究中，採用煅燒後牡蠣殼（氧化鈣）作為新循環材料用以取代傳統高碳排水泥材料達到減碳的效果，同時利用生物炭具高穩定性且不易分解的特性添加至牡蠣殼水泥中達到固碳之目的；而牡蠣殼水泥與菱殼炭之間存在無機物-有機物的材料鍵結問題，透過日常生活中常見的食品添加劑作為黏著劑的實驗研究。實驗結果顯示，攪拌時間50分鐘、氧化鈣與水為1 比2 是最佳製備參數；3wt%玉米澱粉作為黏著劑具有最佳的成品耐受壓力（5.33 公斤）與透水性（1.05秒）。 本研究實驗成功找出牡蠣殼水泥製備參數與透過無毒性食品添加劑作為材料黏著劑來達到以「分子料理」的概念結合食品科學走向「友善環境」的生產兼具減碳及固碳的效果，實現全球「2050淨零碳排」之目標！