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第64屆--民國113年

「吸」以「灰」常-新型板擦之研究

本研究將傳統板擦與板擦機進行結合,製作出能及時清理布面的吸塵板擦。我們的實驗測試了板擦各零件結構與材料的效果、自製吸塵板擦使用時空氣品質、板擦布上粉筆灰滯留量、噪音分貝數,而實驗結果證實自製吸塵板擦能夠有效地解決了使用傳統板擦時無法及時清理、粉塵飄散,傳統板擦機使用時噪音過大等問題。本研究不僅努力為師生創造出優質的教學環境,也使板擦能被及時清潔、提高了板擦的清潔效率以降低了粉塵在空中對師生的影響。未來我們希望能夠進一步優化,提高實用性、擦拭效率,並成功在校園中普及化。

「流」「擺」能生—探究穩定水流中單擺組合擺盪機制與發電應用評估

探究水流中單擺擺盪變因的影響,確認擺盪的物理機制,用於發電裝置優化調控。單擺實驗以動能轉換參數f*X評估效能高低,於實驗中發現阻礙物兩側流速差造成偏移力並產生渦流,若渦流結構完整,說明流速差大,偏移力大。擺長越長,渦流頻率(f)降低且擺幅增大;擺錘直徑增加使f降低、擺幅及渦流直徑增大。流速10cm/s下,最優單擺-擺錘直徑5cm、擺長20.5cm、33.7g。加阻流柱(擺)可降低f增加擺幅;水流速與共振擺長有量化關係。擺盪發電組的圓筒密度接近水時有較佳的發電效益,於不同流速下,改變擺長可調控發電組之震盪頻率使之共振,增加擋板可增加發電組擺幅使發電效能提升。

椬梧鱗片彩衣的探究

椬梧表面有銀白色鱗片,我們想了解鱗片對椬梧有什麼幫助或者是否更能適應環境?我們進行了一系列對鱗片的探討,首先想了解其他有類金屬光澤的植物被光照時,他們之間有什麼不一樣?利用RGB色光照射在葉片出現吸光與反射的現象。因此我們進一步設計鱗片相關實驗,包含了椬梧幼葉與成葉的鱗片否長得一樣、鱗片會不會影響葉片總氣孔數以及鱗片對椬梧生理作用是否有更進一步的幫助?因此加入了酸鹼測試、鱗片是否可以防水或保水、鱗片的結構上是否有助於滯塵或吸塵等實驗設計來查驗椬梧鱗片的功能。在設計實驗下,我們仍然對椬梧鱗片的結構好奇,為什麼有銀白色是否也與鳳蝶奈米結構相似,在雷射筆照射下出現干涉條紋令我們明瞭由於繞射產生銀白色。

流沙箋的表面張力因子探討

流沙箋為調製顏料灑在水或黏稠性介質表面,經由各種工具及技法製作各種紋樣,再將紙覆於其上轉印而成。製作流沙箋以水作為載體所得的紋樣自由流動,不易固定,近代發展常以海藻酸鈉為載體。 毛細管檢測表面張力海藻酸鈉及羧甲基纖維素皆為11.1mm,甲基纖維素11.6mm 這三種膠體表面張力較為相似,載體除可用純水配置0.45%海藻酸鈉外,也可嘗試其他。水膠液液滴直徑觀察中海藻酸鈉液滴直徑最小4.03mm(倒數為0.25),水則為4.67mm(倒數0.21),海藻酸鈉倒數最大表面張力最小,有較穩定的顏料擴展;顏料液滴直徑以黃色表面張力最小,紅色及藍色則沒有差異。 流沙箋製作過程中影響因子太多,溫度較低的環境或溶液較能保持製圖時的液體表面擴展,未來也可再探討不同顏料與載體互動差異。

開發益生菌外膜蛋白Amuc_1100的穩定蛋白質純化方法

糖尿病和肥胖已成為現代廣泛且嚴重的問題,而腸道益生菌Akkermansia muciniphila能幫助改善糖尿病和血脂異常,其外膜蛋白Amuc_1100為再現醫療效益之關鍵分子,在開發益生菌產品上具有潛力,但本土Amuc_1100尚未被開發,因此本研究分析臺灣不同個體腸道Amuc_1100序列差異,以親和性層析和離子交換層析進行蛋白質純化,發現最佳的酸鹼性條件為pH9稀釋、pH 7.4純化。此外結合AlphaFold人工智慧繪圖,創新發現蛋白質的結構與電性影響與層析管柱的結合能力。本研究不僅成功針對本土樣品開發最適合的純化方法,導入人工智慧更可在學術藥理上發揮價值,並降低產業成本提高應用。

探究「形成火龍捲之最猛模組」

本研究是探究「影響自然界火龍捲形成及發展的因素有哪些」,利用酒精燃燒製造火焰、外加導流鐵罐及抽風扇來進行一系列火龍捲模擬實驗。 由導流鐵罐的實驗發現:導流板可造就高溫熱空氣,讓熱空氣隨著導流板上升,進而引發氣流產生風。然而火龍捲的高度會隨著導流鐵罐高度的增加、進風口寬度的減小及重疊度的增加而增高。但火焰周遭的熱空氣溫度卻限制了火龍捲的高度發展。至於抽風扇的實驗,驗證了提供適當的風的確會助長火龍捲的發展,但若風速過強,帶走的熱量愈多,火龍捲的高度反而愈低。由本研究得知「影響自然界火龍捲形成及發展的關鍵因素」如下: 1、首要關鍵是劇烈燃燒所造就的高溫熱空氣。 2、次要關鍵是因劇烈燃燒所引發的強烈熱對流。

外掃好幫手EasyDump垃圾籃~ 發展高效率的外掃垃圾分類裝置

「EasyDump垃圾籃」是協助國小學童打掃校園的好幫手。觀察學校外掃區的打掃情況,什麼時候會出現垃圾袋破掉的情況呢?答案是將垃圾袋拖出垃圾籃和將垃圾袋送上垃圾車的時候。因此,利用市售的三種升降平台,設計可以讓垃圾籃自動升降的功能。再強化升降平台的載重力,讓EasyDump垃圾籃可以承受更多的重量。接著利用Arduino及伺服馬達製作分離沙子和樹葉的抖沙器,減少沙子進入垃圾袋,讓同學可以更Easy取出垃圾袋。最後整合改良的垃圾籃、抖沙器、升降平台,讓EasyDump垃圾籃可以升到垃圾車車斗的高度,就能方便將裝滿垃圾的垃圾袋從垃圾籃中移動到垃圾車的車斗中。

「震」古鑠「金」一一外加磁場對金屬球震盪模式之探討

本實驗探討金屬球在外加磁場的轉動阻尼震盪運動。在外加直流穩定磁場後,將金屬球扭轉數圈後放開,我們發現相較於沒有加磁鐵的對照組,自旋角速度會產生改變。實驗在改變單項初始條件的情況下對轉動過程進行錄影,並用tracker進行分析,由標定球上2點之相對位移關係來得出整體的角速度,將其運動過程的相關函數圖與標準組進行對照以定性分析不同變因對轉動的影響。

肥水不落外人田—廚餘堆肥種菜效果研究

本研究旨在探討日照強度與堆肥比例對作物生長的影響,為此,我們準備了五組含有不同堆肥比例的土壤以及萵苣、茼蒿等兩種作物,並觀察兩種作物在不同日照強度下的生長情況,以及在日照強度較強的情況下,作物在不同堆肥比例的生長情形。透過實驗結果可以發現,萵苣與茼蒿在日照強度較強的情況下,會有較佳的生長情況;另外,本實驗也發現不同的植物應有各自適合的堆肥比例,因為不同植物在不同的堆肥比例下,吸收土壤營養的情況也不同,因此會導致特定作物在特定的堆肥比例下生長較好。

親「蘇」有別-電導度與界面活性劑之研究

用電導度判斷加入不同物質對清潔劑的影響,可瞭解到清潔劑濃度高低和電導度有著高度正相關,本實驗以推論電導度與實際電導度進行比較,發現清潔劑的清潔能力與電導度變化有關,電導度變大其清潔能力也會較高。清潔劑中加入氯化鈣和氯化鉀後電導度變化皆為降低,比較同族水中的陽離子,電荷數大或離子半徑較大時,其產生白色混濁的現象較為明顯,電導度變化也明顯下降,因此推論在含有高濃度鈣離子的硬水中或是含有鉀離子時,清潔劑的清潔能力會被降低,普通低濃度的硬水則影響不大。而清潔劑的濃度在20%以下加入小蘇打,則是能有效提高電導度使清潔力提升。