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第60屆--民國109年

調控奈米普魯士藍顆粒尺寸提升二次電池充放電效率

本實驗以共沉澱法製作普魯士藍奈米顆粒,以調控沉澱溶液的溫度在25、50、70、85℃,分別成功製作出平均直徑為26、32、38、62 nm的Na-FeFe普魯士藍顆粒粉體。以GSAS結構分析程式擬合X光繞射譜圖,指出晶體結構為立方體,且提高共沉殿溶液溫度可以提高Na含量,減少H2O佔據孔洞。由反傅立葉轉換獲得電子分布圖,顯示與與C鍵結Fe的電子密度低約15%,其電子組態為C-FeIII及N-FeII,C-FeIII較容易進行還原反應。組裝成二次電池,顯示32nm及38nm普魯士藍為陰極的電池,C-FeIII及N-FeII,均可以進行氧化還原反應,其電容量較高且充放電衰退率較低。

「桕」救地球-柴油分解菌的研究

本研究自烏桕樹下的土壤及高砂鉅鍬形蟲幼蟲體內分離出13種微生物,其中2種可利用烏桕樹莖的養分生長,11種可利用種子的養分生長,推測微生物與鍬形蟲、烏桕樹存在密切關係。進一步研究發現,13種微生物中有3種可分解柴油,其中2種為分離自土壤的不動桿菌屬細菌(Acinetobacter sp.),1種為分離自幼蟲腸道的芽孢桿菌屬細菌(Bacillus sp.);菌株的14天柴油分解率粗估可達48~55%;將經由菌株分解後的柴油乳化層撒在綠豆上觀察其生長情形,發現可降低柴油對綠豆造成的傷害。在耐受性實驗中顯示,此3菌株耐鹼性達pH10,耐鹽性達3~4% NaCl。由於菌種均來自花蓮本土,且具備處理海洋油污潛力,未來經過審慎評估應可實際運用,避免因使用外來菌種對環境造成的二次傷害。

利用深度學習改善自拍人像構圖

手機自拍像中常有人臉佔照片整體面積比例過大、構圖不佳的問題,針對此問題本研究運用深度學習提出改善方法。所設計的方法,主要包含四大部分:圖像擷取、圖像外擴、圖像填補以及圖像結合。圖像擷取中,我們運用Mask_RCNN和Closed_Form_Matting兩個演算法,結合兩者優點來生成遮罩,正確率可達87.5%;然後,藉由更改模型架構以優化與對訓練集做不同的前置處理,比較不同模型成效並修正,可對人像自動進行適當的外擴;此外,在圖像填補中,我們設計差集填補的方式來提升填補模型準確率;最後,自動將外擴後人像與填補後背景做圖像結合。實驗結果顯示,所設計的方法可有效地對圖像擷取與圖像外擴模型做優化,並將自拍像中過大的人像縮小至合理大小,形成結構均衡的照片。

『脩』也不知休--探討環境因子對葉脩生長速度的影響

本研究在紀錄葉脩的生長習性、各齡期體型的變化、探討葉脩能不能在三齡若蟲之前就分辨出公母,以及不同的照度、不同空氣流動情形、不同季節對葉脩生長的影響。本組在觀察實驗中發現: 一、葉脩經常倒掛棲息在葉背,一待就是一整天,每天大約只進食一次。 二、客廳環境下,葉脩體型比較大;教室走廊環境下,葉脩體色較深綠。 三、葉脩在二齡時,確實可從腹部末端倒數第三節邊緣與其它節邊緣連線是否呈一條流線型線條來分辨公母。 四、照度高,葉脩的生長速度快,照度極低的情況下,生長速度最慢。 五、每天間斷給予吹風的情形下,生長較快,沒風或連續吹風的情況下,生長速度較慢。 六、春天孵化的葉脩生長速度較秋天孵化的快。

快來喵喵喵 喵喵 「緲」電感應——仰角與遮蔽物對緲子接收的影響

利用有機閃爍體連接電源供應器和示波器接收緲子,再連接電腦用Labview去記錄,來測量不同仰角的緲子數量分布。並用電腦程式Geant4去模擬真實探測活動以及其他條件下的實驗。

袋袋相傳

有n個袋子,每袋都有球,從球數最多的袋子中,取出和球數最少的袋子數量相同的球,放置球數最少的袋子中。反覆取放多次後,直到每個袋子的球數皆相同,即為平衡狀態。討論球數與袋子之間的關係為何,才能有機會達平衡狀態。能得知需經幾次移動才能達平衡狀態(取放一次稱為移動一次)。

「視」時不惑--以IoT顛覆視檢之探討

目前3C產品普及導致國人視力不良,近視比例已是全球排列前茅國家,防範學齡者用眼過度繼續惡化,學校每學期初實施視力檢查以追蹤狀況,受檢過程都採用人工出題與檢核結果,全校學生檢測往往相當費力。本研究撰寫APP檢核程式安裝教室聯網電視做為出題顯示幕,並製作無線手持遮眼面具取代傳統遮眼棒,受檢結果運用物聯網技術傳送Google試算表,取代傳統紙本記錄方式並自動標註視力不良者,在研究過程針對作品檢測準確性,以整班學生進行受測比對,對於APP檢核程式有不恰當之處給予修正改良,找尋最佳解決傳統視力檢查方式。

星際任務

在一座太空基地外,有10個等距離的衛星站排成一列(如圖一)。現有10個太空人分別前往相異的衛星站執行任務,他們從基地搭乘飛行船一同前往,但飛行船只能降落一次,所以有些太空人還要再利用推進器才能抵達要到的衛星站。當太空人向外太空方向(向外)移動一個站距,推進器要耗能5根燃料棒;向基地方向(向內)移動一個站距,推進器要耗能2根燃料棒,那麼飛行船要降落在哪一個衛星站,才能使這10個太空人的總耗能最小? 我們將上述推進器向外、向內的耗能及衛星站一般化,並改變情境,亦即並非每個太空人都要搭飛行船抵達衛星站,也可以只靠推進器抵達;或者並非每個衛星站都有任務要執行,可以只有某幾個衛星站需要太空人前往執行任務。

「淨」觀其變—汙染水質的清淨方式及變化

工業化與人口增長使各種汙水的排放量增加,已嚴重影響生態環境及我們的身體健康。本研究探討汙染水質中自然因素對汙水之影響及其變因,討論深淺、照光等因素對汙水的改善影響。種植三種溪流中常見的水生植物,以及利用隨手可得的簡易材料自製過濾雜質的濾水器,期望以對環境友善的方法來改善水質汙染。結果發現照光會增加汙染程度,在殺蛇溪以表水層含有的汙染物質最多;水面底下20公分則浮游生物數量及繁殖率高;水面底下40公分(近河床)含有最多水生植物能吸附的物質。三種水生植物均能有效淨化水質,且皆對底層有極佳的淨化能力;pH值皆為升高,吸附物質多為酸性物質,而槐葉萍的清淨能力最佳。在濾水器淨化水質方面,僅濁度上有明顯改善。

建立線蚓 (Enchytraeus sp.) RNAi實驗模式並探究Hedgehog基因對其生長與再生之功能

線蚓(Enchytraeus sp.)與蚯蚓同屬於環節動物門,具有很強的再生能力。Hedgehog(Hh)基因在兩側對稱動物中對體節發育有重要的調控作用,而先前研究中已發現線蚓體內的Hh基因序列,所以本研究希望利用調控線蚓體內Hh基因的表現,探討Hh基因在環節動物生長與再生中的功能。 本實驗首次嘗試將RNAi技術應用在線蚓上。將線蚓浸泡在含有Enc-Hh的dsRNA溶液中以操作RNAi。利用免疫螢光染色法發現Hh基因受到抑制後,線蚓新生體節神經的連接不完整,顯示Hh基因與神經發育有相關性。由於線蚓快速的再生速度、飼養容易、構造簡單及身體透明且方便染色觀察,透過線蚓RNAi技術的建立,除了能進一步探討Hh基因功能外,也希望提供再生研究時的另一種選擇方式。