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第62屆--民國111年

塑膠發電–PLA水解之燃料電池研究

本實驗主要利用PLA水解形成小分子乳酸,作為燃料電池之燃料,找出PLA塑膠水解可行方式,並使其再循環產生能量,減少塑膠產品對環境之汙染。為尋找PLA分解之最佳方法,以溫度和溶液種類為變因,發現PLA水解率隨溫度增加而上升。其中以氫氧化鈉溶液前處理再置入乙醇中水解有最佳效果。後續改採熱熔方式直接將PLA與氫氧化鈉混合加熱,可將PLA完全水解,以上述PLA水解溶液作為燃料電池之燃料。自製燃料電池分別以氧氣與PLA水解液為正、負極,鍍鉑鎳鉻絲為電極,0.7M氫氧化鈉溶液為電解液,同時以氧氣供應裝置優化,電壓可達0.85V。PLA雖為可分解性塑膠,現今仍無良好之處理方式,此自製乳酸燃料電池可提供PLA塑膠分解與利用之新思維。

探討海藻酸鈉晶球與甜菜紅素晶球移除重金屬離子之能力

本研究應用海藻酸鈉和甜菜紅素螯合重金屬能力及海藻酸鈉交聯作用製作海藻酸鈉晶球。並將富含甜菜紅素的火龍果汁稀釋液與海藻酸鈉混合後做成甜菜紅素晶球,比較兩種晶球在不同條件下移除銅金屬離子能力,得知兩者在不同濃度之銅離子溶液中靜置40分鐘反應可達平衡。且由溫度效應、酸鹼效應及濃度效應之實驗結果得知在25℃,pH=5,不論100或1000 ppm Cu2+,皆為甜菜紅素晶球移除率較海藻酸鈉晶球優。不過當高溫、強酸及保存多天的條件下甜菜紅素晶球的移除能力會逐漸下降。另外,比較晶球在25℃,pH=7下,移除1000 ppm不同重金屬離子(Co2+、Ni2+、Cu2+)之能力,得知甜菜紅素晶球的移除率皆優於海藻酸鈉晶球;此外,海藻酸鈉晶球移除能力為Co2+≅Cu2+>Ni2+;而甜菜紅素晶球移除能力為Cu2+>Ni2+ >Co2+。

櫛次鱗「鉍」-探討影響鉍結晶的因素與抗磁性能力之關係

本實驗目的為探討不同製作條件下,對鉍結晶顏色的影響。 研究發現,鉍結晶的顏色會受到冷卻速率影響。冷卻速率的部分,正常環境下坩堝熔化的鉍結晶多是金色,不鏽鋼的多是藍紫色,放入水中會得到銀色結晶,冷卻時加熱溫度越高的鉍結晶,藍色部分越多。色光照射對鉍結晶的顏色沒有影響。只有加入陰離子表面活性劑時,成功的製作鉍結晶,顏色為金色。 冷卻時的溫度會導致表面的氧化層(三氧化二鉍)表現出不同的相,加熱溫度越高,藍紫色的γ-phase所佔的比例越高,金色α-phase比例越少。而金色部分抗磁性較強,藍色較弱,未來希望可以將鉍結晶抗磁性應用於水處理清除碳酸鈣沉澱物等物質,能對生活與環境有所幫助。

菌抑之蜂-牙膏與漱口水的添加物成分對口腔環境的影響

本研究旨在瞭解牙膏及漱口水常見添加物成分對口腔環境及對牙齒的影響。本研究分兩階段,先訪談牙醫師,根據訪談結果進行問卷設計,並以問卷回收所得結論為基礎,朝菌易生酸,酸損琺瑯質為實驗假設,經採集口中細菌,分別培養於不同條件的氟化鈉、木醣醇及蜂膠水溶液中,連續追蹤3天pH值及細菌量;以pH計測量pH值;細菌量則追蹤LB菌液的OD600吸光值,以混濁程度推估細菌量;結果顯示蜂膠在抗酸及抑菌上,皆是三者中最有效的,且與氟化物或木醣醇混合後,能發揮更好的抑菌效果。最終經豬牙實測,蜂膠確實減少琺瑯質侵蝕,蜂膠+木醣醇混合液相較對照組能減少豬牙56%的酸腐蝕量。本研究比較三種添加物,發現蜂膠都屬最好,推薦用於平時的口腔清潔使用。

火箭向量噴嘴控制和設計之研究

在航太工程中,多數的載荷(Payload)都因成本預算問題等無法決定軌道方位與位置, 所以當火箭能夠進入量產和縮小化時,就能有效的將成本降低。我們就以等比例縮小火箭模 型探討控制制導方法做為研究專題。這個專題中,我們以模型之控制構造和控制方法作爲核 心。開發出利用陀螺儀MPU6050之資料經由Teensy 4.0和C++程式的運算輸入PID模型,並且 反應在伺服馬達MG996R上,最後裝上3d列印的可動式噴嘴上進行研究。

淨塑小子-智慧家用洗衣機塑膠微粒清除系統設計之研究

觀察家中排出汙水中,近80萬條塑膠微粒來自洗衣間家用洗衣機。淨塑槽及鐵磁流體攪拌槽為滴濾式及攪拌式設計,組成家用洗衣機智慧塑膠微粒清除系統,濾網組使用物理性過濾攔截0.058mm以上的塑膠微粒,透過鐵磁流體攪拌器去除0.058mm以下塑膠微粒,八爪型攪拌槳大旋轉體積對於鐵磁流體與排水的混和均勻度最好,磁鐵與攪拌槳分離容易更換材料並便於進行鐵磁流體回收。Arduino掌控智慧節能系統及物聯網的運作,提供手機運作資訊,圖像式語言易於撰寫,透過伺服馬達轉動連結兩套系統,建構一套遠端監控智能運作的塑膠微粒清除系統,5分鐘可完成1.3公升之汙水清潔,聚酯纖維、尼龍、聚丙烯有接近100%的清除率。

基於神經網路分析封城對民眾攻擊性情緒之影響:以美國為例

疫情期間各地家暴、離婚負面社會現象顯著增加,而攻擊性情緒可能是造成此現象的重要原因之一。如何快速掌握人們情緒變動,提供有效配套措施,為當務之急。本研究利用人工智慧神經網路模型,訓練其分辨攻擊性情緒,快速分析大量社群媒體資料。以此模型分析全美各地在不同時間發出的推文,即時判斷疫情下各地攻擊性情緒的變化,發現疫情開始後,整體攻擊性情緒急劇增加,且封城下的民眾相較未封城者呈更高的攻擊性情緒。再來,本研究以固定效應模型的統計大數據分析,證實封城與攻擊性增加之因果關係,為理解疫情中人們攻擊性情緒變化的成因作出重要貢獻。提供心理學或精神醫學大範圍、快速、低成本的研究方法,以快速掌握人們情緒模式,研擬對策。

指紋中的性別密碼-寧海德林法最佳化與性別辨識之探討

本實驗有兩個主軸,一為探討寧海德林試劑條件的最佳化,另一則為探討以寧海德林法在指紋中分辨男性、女性指紋的可能性。從如何採取人體指紋開始,我們針對每個環節進行篩選,發現在流汗的狀態下指紋中有相對濃度較高的胺基酸。我們由警政署的寧海德林法配方做改良,亦加入了一些變因探討,最終將其應用於不同性別指紋的判別。另外,我們也嘗試模擬在不同材質表面留下的指紋,以求實驗的廣用性;亦在寧海德寧試劑中添加不同離子,期望可以透過顯色的改變以強化男性、女性指紋顯色的差異並以肉眼辨別之。雖然在不同材質的表面之應用與添加不同離子的試驗中結果不如預期,但本實驗仍提供一個簡易、辨識度佳的寧海德林檢測法,可以從指紋的顯色情形輔以影像處理來分辨男性、女性的指紋,亦可由此推測男性的指紋中含有的氨基酸濃度相對較女性高。

旋轉翼緩速安全飛行器

在生活當中我們時常會發現,飛機因為場地跑道不足而無法順利起降,或是航行時有許多不確定因素而不敢搭乘。本研究主要探討為:旋轉翼飛機是否能成為短距離起降之創新飛行器。在這研究過程中,主要是採用旋轉翼產生向上升力(向下推力),並同時探討導風板數量多寡對於飛行穩定性的影響。最後,我們從實驗數據中找出黃金比例來設計飛機模型,再安裝電子加速度計陀螺儀及其他飛行安全裝置,使旋轉翼無人機在天空中能以平穩的姿態飛行,有效縮短了起降跑道距離,打破一般人對於現有飛機所既有的認知。

以新建構之卷積神經網路對腦部核磁共振影像執行多發性硬化症之判讀

現階段台灣有關多發性硬化症病灶分割相關研究付之闕如,但電腦視覺輔助醫療已日漸成熟。本研究新建構卷積神經網路,提出一套以深度學習為基礎,可自動辨識腦部核磁共振影像中,分割多發性硬化症病灶之人工智慧病灶判讀方法。本研究使用約翰霍普金斯大學影像分析與通訊技術實驗室授權提供之Longitudinal Multiple Sclerosis Lesion Imaging Archive資料集為訓練與測試資料,共151筆核磁共振臨床資料、39583744筆像素資料,並以IoU與dice係數為評估指標。經實證發現,本研究提出的方法,具有顯著IoU值,達0.8523,另dice係數亦較其他方法高,其值為0.9392,且在速度方面,禎數高達13.79。本研究成果未來可連結醫院之核磁共振影像資料庫,自動分割出核磁共振影像中多發性硬化症病灶,以利於早期診斷與治療。