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第63屆--民國112年

結合費氏數列應用於腳踏車平面拼圖塑膠模型之共用模座與頂出設計

塑膠射出是塑膠製品中最基本的製造方法,塑膠原料經過融化以後進入模具內等產品冷卻以後再由頂出板與頂出銷頂出產品,然而在頂出的過程中頂出銷需要擺放的位置需要由產品的形狀和排列方式而定,造成每一組塑膠產品都需設計不同頂出位置,所以進而嘗試使用費氏數列的方法來排列出頂出位置。 參考市面上的塑膠模具發現,大部分塑膠模具都有不同的頂出位置,為了因應不同的產品而設計,故本次利用腳踏車平面拼圖塑膠模型設計頂出費氏列設計裝置製作腳踏車拼圖,所以在設計塑膠模具中可以降低頂出排佈困難,減省時間也節省材料的花費。

二維材料/有機半導體複合材料高靈敏有毒氣體偵測

空氣,含有許多有害物質,像是懸浮微粒、二氧化碳、含氮化物等,當我們深入探討空氣汙染的相關資訊,就了解到二氧化氮正是空氣汙染中最危險的氣體,更是造成許多疾病的原因之一。因此,我們決定製作以偵測二氧化氮為主的感測器。經由文獻探討,使用MOS2/PPy複合材料製作空氣感測器,先以水熱法製作二硫化鉬,再以化學沈澱法將PPy結合成感測器。在SEM及XPS材料特性分析中證實MoS2/PPy異質結構有效合成,然後利用此感測器對二氧化氮吸附與脫附的時間及感測器響應值,了解其效能;最後,探討二氧化氮吸附機制,了解感測器偵測原理。我們希望藉由此研究,提高感測器靈敏度,進而加以改善,越靈敏的感測器則越能及時探測有毒氣體,將有效爭取時間做好危機處理。

「避蝸」天材--白玉蝸牛對各作物的迴避反應

在不破壞環境、影響生態系及直接殺害蝸牛的前提之下,我們採用以自然作物使蝸牛迴避的方式,希望能夠減少農作物的損害,同時達到永續發展的目標。我們透過多種管道得知蝸牛可能迴避或喜愛的特定作物,由於白玉蝸牛與非洲大蝸牛的食性大致相同,於是利用九宮格實驗實測白玉蝸牛對於各種作物的反應,以得出蝸牛的吸引作物與迴避作物。接者再針對上述實驗結果得到的二種迴避作物到手香與檸檬皮進行實測,研究結果證實該二作物確實可降低受蝸牛啃食的機率。我們更進一步延伸探討柑橘屬果皮的多酚含量作用,研究結果得知多酚含量越多越能對蝸牛產生迴避作用。藉由此次的實驗,我們初步篩選出會使蝸牛迴避的作物,希望日後能夠具有生物防治的實用性。

平行金屬板電場對白莧種子萌芽及後續育苗之影響

本實驗目的為「探討平行金屬板間之靜電場,白莧種子在其內萌芽及後續育苗之影響」,以2V/cm、4V/cm作為在電場下培養的實驗組,0V/cm作為在一般環境下對照組,分別記錄第一天至第四天之累加發芽率,以及第十天至第十五天之累加出葉率。實驗結果發現,電場愈大,成功發芽的機率較高,且有助於加快白莧菜之生長速率。

「冷窗洞避」---涼感百葉窗吸熱管簾之阻熱及散熱探討

炎熱的夏天,因熱浪來襲導致中暑身亡的案例層出不窮。2022年台灣兒童事故案件中,車內及屋內反鎖案件暴增4.1倍;美國每年平均有38個15歲以下兒童死於車內反鎖!長時間處於密閉的車內可能使弱勢族群造成中暑、缺氧窒息或生命威脅。因此,我們決定先從窗簾著手改善,因為窗簾是陽光從窗戶射入的第一個屏障,本研究為解決室內的高溫環境,以「管狀窗簾」為填充容器,添加六種涼感物質,探討其阻熱及散熱效果。研究結果為:碳化矽管簾的阻熱效果最好,而奈米銀管簾具最佳的散熱效果。未來,希望能應用於日常生活中,例如:車輛隔熱材料、建築的隔熱材料、熱保溫杯具、冷凍食品包裝、電子產品散熱材料等,以達到節能減碳目標。

「凌波微步」--- 微波電漿的產生方法及變因之研究

本研究依據「微波電場」造成導體「集膚效應」 的原理,希望探討葡萄在微波爐中產生微波電漿的產生方法及影響因素。過程:進行聚丙烯酸鈉橫截面直徑大小、微波強度、 鋁箔紙角度、線圈間距及線圈圈數等對電漿產生的影響。藉由本研究實驗結果證實:在微波電場中對導體產生的集膚效應,進而激發表面尖端放電進而引發周圍氣體被激發成為離子態進而進入電漿態。而當線圈圈數變多時,會發生短路現象,釋放高溫高熱,使溫度和亮度均升高,但也造成電壓相對下降。我們也進行了線圈金屬材質的實驗,發現鐵(鉛線)因為是磁性物質,因此能夠產生較高能的電漿;漆包線圈因為有機物質可以產生功率較高的電漿。

海藻酸鹽雙層水膠搭載聚電解奈米粒子應用於慢性傷口之研究

本研究嘗試以海藻酸鹽設計製作雙層水膠,並搭載奈米粒子於雙層水膠中,達到兼具治療與保護傷口的效果。 透過實驗數據驗證,此雙層水膠之儲存模數相比人體細胞外間質,得知水膠足以提供傷口張應力。而表面帶負電之奈米粒子,其粒徑尺寸~1849nm,以及界達電位負電峰值為-19.9 ± 0.2mV,能夠有效地吸附帶正電之生長因子並持續釋放。另外,藉由水膠不同的降解速率及載藥特性,達到首先減緩發炎反應,並給予血管新生功效。動物實驗成功建立模型,由一般傷口證實,加入水膠與抗發炎因子IL-10/促血管新生因子VEGF+PDGF療法的實驗組別,其修復期較短,由db/db糖尿病鼠模型證實生長因子的釋放有助於傷口癒合。說明研究中的海藻酸鹽雙層水膠系統,極具持續開發與應用的價值。

爺爺的老家-「竹管厝」

今年的大事,「土耳其大地震許多高樓都倒塌了,壓死不少人。」我們很天真的提出:「如果大家都住在竹管厝,就不會有被壓的事情。」 我們在老師的指導下研究這個問題:「爺爺的老家-竹管厝」。首先測試竹片的彈力,用竹片彎曲打彈珠,撞擊軌道上的小鐵珠;接著用竹片彎曲打木球,都能把鐵珠和木球打得遠。竹片彎曲彈開時,可以產生很大的彈力。 我們也利用市售的竹筷子吊重物,測量出竹筷子能吊很重的金屬墊片,知道竹筷子的抗壓力很強。最後在老師的指導下,用竹桿模仿安南區的竹管厝蓋起房子來;並用簡易的方法,玩起「模仿竹管厝」在風吹雨打和天搖地動下,完整無缺的結果,我們成功了!

舞動「迴」旋──迴力鏢飛行能力與迴力效果之探究

本研究欲探究迴力鏢的飛行能力與迴力效果,並將其飛行能力區分為:滯空時間與飛行距離兩項。我們的研究發現:影響迴力鏢滯空時間、飛行距離、迴力效果,最重要的因素是「重量」、「翼面長度」、「翼面夾角」:「重量」越重,「翼面夾角」為90度時,迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面長度」越短、「翼面重量」越重,則迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面寬度」越寬、「翼面長寬比」比值越小,則迴力鏢的飛行距離越遠;而迴力鏢外型對迴力鏢的飛行能力、迴力效果沒有顯著影響,但V型迴力鏢是飛行能力、迴力效果最差的迴力鏢。由此可知:重量越重、翼面長度越短、翼面重量愈重的迴力鏢,其飛行能力與迴力效果最佳。

苧麻微流體檢測陰陽離子及染劑色素濃度

本實驗使用特殊處理過的苧麻線,開發便捷且可判斷濃度的模組。以簡單、方便的量測方法,利用色素及陰陽離子產物在苧麻線上的層析長度與溶液濃度之關係,有效判斷溶液濃度高低。此模組體積小、藥品用量少、成本低廉,用肉眼即可觀察且攜帶方便。本模組可以用於檢測0.01g/L ~ 2g/L的剛果紅色素溶液、0.04g/L~2g/L的亞甲藍色素溶液、0.01g/L~1g/L的鉛離子溶液、0.01g/L ~ 1g/L的硫氰酸鹽溶液。此簡易且低成本的模組可以降低工廠檢測汙水的成本,進而提高其意願去排出符合環保署標準的汙水。