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第63屆--民國112年

轉吧~風動陀螺

我們曾於網路影音平台中看到有趣的風動陀螺影片,激起我們想進一步研究風動陀螺無限旋轉的秘密。本文主要針對「扇葉設計、陀螺配重、循環扇」三個部分探討:發現(1)風動陀螺扇葉長度影響轉速但沒有改變穩定度(2)風動陀螺寬度會影響陀螺轉速與穩定度(3)扇葉形狀以圓形最佳(4)當傾角位置為1cm角度15度時,陀螺轉速最快且旋轉穩定(5)於陀螺中心配重或配重於扇葉下方都能提升轉動穩定度(6)限制陀螺旋轉範圍,半徑越小轉速越快但越不穩定(7)當循環扇中央遮風板半徑大小改變時會影響陀螺轉速與穩定度(8)陀螺與循環扇的半徑比會影響轉動穩定度,最佳範圍在0.5~0.8。

中藥萃取物抑制尖孢鐮刀菌功效之探討

巴拿馬病是由尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)透過分泌毒素,引發香蕉植株死亡。目前無有效防治手段。以植物萃取物作為病蟲害防治手段為現代非農藥防治策略的重要發展方向。本研究以肉桂酒精萃取物,在抑菌測試結果中,發現具抑制尖孢鐮刀菌生長的功效,結果呈現濃度及時間相關性,最低有效濃度介於30~35(mg/ml),藥效時間可持續至少八天,效果的穩定性不因高溫高壓環境處理而受影響。萃取物主要成分為香豆素。此外,使用五種經濟作物進行對植株的毒性測試,在有效濃度下,不影響其生長。另外,也發現對於玉米反而有促進生長的效果。本研究證實,肉桂酒精萃取物具抑制尖孢鐮刀菌的功效且在有效濃度下不影響作物生長,甚至可能具有促進生長的效果。

藻紙如此,何必砍樹~探討利用三種絲狀藻造紙效果之比較

本研究採集三種絲狀藻,包含鞘藻(Oedogonium sp.)、剛毛藻(Cladophora sp.)、和黑孢藻(Pithophora sp.),利用這三種絲狀藻來製作藻紙,採用的製作程序是『採集原料→曬乾(或不曬乾)→漂白(或不漂白)→加熱(或不加熱)→打碎(不同時間)→抄紙→取出壓乾』的各種變化,製作了超過119張的藻紙,並和市售的影印紙比較外觀、重量、厚度、透光度、吸水性、吸油性、抗張力性、耐折性等性質,認為藻紙的品質不會比一般的手工紙不好,如果可以針對製作原料和製作程序多作試驗探討,一定可以做出品質非常好的手工紙張。利用絲狀藻為原料來製作紙張,除了減少樹木的砍伐,而且因為製作的過程不需要為了溶解木質素而使用鹼液,可以降低對環境的影響,是值得推廣的一種造紙原料。

喔「葉」!皇宮菜在缺水逆境中訊號傳遞之研究

本實驗探討皇宮菜為適應乾旱的訊息調控機轉,我們發現不同生長階段耐旱程度不同,具耐旱力的成熟植株透過氣孔密度提高、氣孔簇發生和降低氣孔張開度,來減緩水分蒸散速率以維持葉子含水量,同時也發現皇宮菜在乾旱脅迫下過氧化氫的提高。我們噴施過氧化氫於耐旱力低的幼苗葉片,結果顯示氣孔密度和氣孔簇增加以提高葉片含水量,增強幼苗的耐旱性。當以抗氧化劑處理會降低成熟植株的抗旱能力,且進一步證實過氧化氫參與ABA的訊息調控機轉,改變表皮細胞形態和氣孔分布,並透過鈣離子調節氣孔運動優化氣體交換效率,達到減少水分散失維持光合產量,此有助於理解作物在乾旱下的氣孔發育模式,作為影響作物產量和土壤節水可能的潛在機制。

水階

此主題是探討水在傾斜表面上流動時所產生的水階現象。實驗結果,表面傾斜角度、單位時間的水流量、水的流速、表面粗糙度及表面材質等,皆會影響水階現象的產生。表面粗糙度越大,水階現象越明顯,水階是因為前方的水流流速因為摩擦力變慢,而後方水流追上前方,累積的結果就產生了水階現象。板子傾斜角度介於3度到60度之間皆會產生水階現象。傾斜角度越大時,其產生水階現象時的最大水流量值,卻顯著變小。原因是傾斜角度較大時,將造成水流速較快,若再加上水流量較大,大量的水就會相互覆蓋而無法產生水階的現象,因此角度大時反而要小的水流量才能顯現出水階現象。表面若為疏水性材質,造成水流集中而無法擴散流動,亦無法產生水階現象。

「橋」見摩擦力-探討達文西橋不同結構之形抗結果

為了發現達文西橋的秘密,本研究嘗試採用不同材質棍子、不同搭橋方式來研究達文西橋承重力與形抗結構。經實驗後發現:(1)與木棍相比下,竹棍的韌性和彈力較好且更紮實,具有較大的承重力,其中,尺寸0.5*0.5*20竹棍的承重力最大;(2)橋體層數越多,越接近拱形,其承重量越大,但三層以上的橋體角度太大,容易崩塌,因此兩層的達文西橋為最佳;(3)竹棍間的實際接觸面積愈大、支點愈多時,摩擦力就愈大,橋體將會愈穩固,如直橫交錯鋪滿的橋體;(4)地面材質的摩擦力太大或太小皆不適合搭建達文西橋。因此,使用較多棍子搭橋不一定好,並且需要考慮棍子材質、搭橋方式,以及地面材質的影響,才能搭出穩固、承重力大、形變率小的達文西橋。

呷二氧化碳ㄟ電池

本研究探討二氧化碳可以取代氧氣,當作空氣電池運作的氣體,並透過碳粉改質增加吸附二氧化碳的效果,提高發電效能,以研發鋁/二氧化碳電池。設計封裝灌氣的電池盒,測試在不同氣體環境中的發電效能;以蛋塔型電池比較不同碳粉的發電效能與其二氧化碳吸附力的關係;用微波膨脹脫層法和植物色素、化學吸附劑進行碳粉改質。研究發現在少量氧氣時,CO2可以做為空氣電池運作的氣體;備長炭、活性碳適用以化學吸附劑改質,石墨導電性佳,微波脫層後吸附CO2效果和導電性都更加提升,是做電池的好材料。最後研發平板型抽取式鋁/ CO2電池盒,在持續提供二氧化碳下,可驅動小型馬達,且能讓LED燈發亮達12小時。二氧化碳電池可同時將二氧化碳吸附與發電。

探訪壽山鐘乳石洞的奧秘

聽說壽山鐘乳石的形成需要上千年的時間,因為學校的壽山鐘乳石探洞活動讓我們想深入研究鐘乳石的形成過程。我們在水溶液課程中學到了鹽水結晶的過程,也實地探索測量猩猩洞與天雨天財洞,觀察紀錄地形地貌、鐘乳石形狀、洞內生物和溫濕度數據,提出鐘乳石形成過程的形狀差異進行實驗。我們從網路與課本上選出了多種粉末調配水溶液,有石灰水、小蘇打水、生石灰、醋酸鈉和鹽水做滴漏實驗,觀察表面結晶的過程。接著利用陶土做基底模擬鐘乳石形成樣貌,發現小蘇打水容易在表面上產生結晶。最後利用石膏滴漏在不同形狀的陶土表面上,發現流動速度快時會產生流紋、流動速度慢時會產生波紋,找出影響鐘乳石表面紋路的各種因素。

壺蜂的生殖行為—探討黃胸錐腹蜾蠃交尾、做巢、產卵、育幼的生殖過程研究

本研究探討黃胸錐腹蜾蠃(Delta pyriforme)交尾、做巢、產卵、育幼等生殖行為。結果一雌雄壺蜂平均性成熟為77±10.8、63.7±5.7小時,交尾結合只有11秒。結果二壺蜂用大顎與前足以0.8×10-3m/s速度拍打泥球,讓巢固定成形,結蜂繭後巢硬度達4269gw。結果三受微風影響卵搖9.3次/s,此時卵柄的張力對卵做出164.3nkg.m/s衝量值,當衝量越大、卵搖晃時間越長、停下時間要越久。結果四壺蜂會依不同體型獵物,施予不同的力搬運回巢,被麻痺獵物血液流速為1.64~1.13cm/s,氣孔被打開494%,以延長獵物壽命,有助於壺蜂幼蟲攝食,達到育幼後代的目的。

惡意程式無所遁形—以自然語言處理模型實現惡意程式之識別

本研究旨在運用自然語言處理技術,建立辨識惡意程式的模型。首先搜集良性及惡意執行檔,進行反組譯及前處理以建立資料集。使用反組譯後的組合語言檔作為文本,訓練模型以區分良性和惡意程式。研究比較詞袋模型、序列模型、fastText以及不同n-gram對模型的影響,並將結果與其他相似研究比較。 研究結果顯示。詞袋模型以使用multi-hot編碼表現最佳,序列模型有位置編碼的Transformer encoder表現最優。在不同n-gram的比較,2-gram詞袋模型識別惡意程式達到99.6%的F1-score,且本研究的識別準確率優於其他相似研究。