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高中組

自組裝「聰明窗戶」製作之研究

導電高分子可用於製作的「聰明玻璃」,即是電致變色的應用,電致變色玻璃屬於建材領域,一般採用電化學法處理,但此方法無法處理大面積?因此我們思考─可否利用奈米科技中的「自組裝」特性,將電致變色物質附著在 ITO導電玻璃上。如果能停留在表面,因為奈米晶體的體積很小,所則會因表面積效應使得的總面積相對大很多,故由此概念展開本主題之研究。研究過程是先進行文獻探討,再研究利用浸泡自組裝方式生成導電高分子薄膜,其中還須研究找尋另一適當的導電高分子與中間的電解質,完善後須組裝並測試顏色對比,最後針對最大對比色之模組進行耐久穩定性測試。研究發現利用聚苯胺為自組裝的單體原料,在溫度 4 度時兩天是最佳化,且由 SEM 得知高分子之寬度約 500nm。另一片 ITO 玻璃的導電高分子用已商業化、化性穩定的產品─PEDOT-PSS、電解質採用 LiClO4 皆能在測試時有良好的成果出現。組裝後的元件經由循環電壓將近 300 次測試發現,穩定性甚高、顏色對比只降低 4%。本研究成果之元件變色為深藍色與墨綠色,顏色並不豐富,如能改變不同高分子,找尋其他分子材料讓顏色更豐富,再者能採用可撓性的素材,其運用範圍應該會更廣。

著了蓮葉又折影

由校園水池中的蓮葉所產生的不尋常影子所啟發,促成了這次的研究與探討,我們試著以壓克力板模擬為池塘,再經過各種調整,來測量其在各種情況下會產生的變化。經過了仔細的觀察與研究,我們發現了那或許是由於蓮葉在水面上並不是完全的平面,而是有著些微的弧度,水因吸附力而被蓮葉的底面拉起,形成類似於凸透鏡的表面。而凸透鏡匯聚光的特性,會使原本該是影子的地方被照亮,而形成如花瓣一般的形狀。於是我們實際摘了一片蓮葉,一次次的調整並拍照後,再輔以電腦軟體進行測量,反覆測出了300個數據,算出其平均數後做為最後判斷的依據。根據實驗數據畫出圖表,我們發現葉影變亮寬度與水深扣掉焦距的長度成正比,這就驗證了我們的理論。並且,利用電腦計算我們設計出水透鏡的操作參數。

「鳳」生水起──鳳梨吸水量及吸水速率的探討

鳳梨是多年生草本植物,可再細分為三個亞科,分別為地生型鳳梨(Terrestrial Bromeliads)、積水型鳳梨(Tank Bromeliads)及空氣型鳳梨(Atmospheric Bromeliads)三種鳳梨科植物,本研究主要是測定三種鳳梨根部及葉子吸水的速率和觀察根、莖、葉內部細胞吸水構造的變化,最重要的是觀察空氣型葉子下方細毛吸水的模式。在三類型鳳梨中,是各以一種鳳梨為代表:地生型鳳梨的代表為金鑚鳳梨,積水型鳳梨的代表為Neogeria屬鳳梨,空氣型鳳梨的代表為小精靈鳳梨。

平面中路徑糾纏狀況之探討

一開始,我們想求出兩人走捷徑且不相交的捷徑總數,並利用終點交換的方式求出其解。之後我們想求出三人走捷徑且不相交的捷徑總數,我們採用分析的方法,將其分類並逐步討論其解答,之後利用人數格數的變化關係製造出其他的等價問題,並以矩陣的方式推出遞迴式,我們閱讀其他的科展作品後,發現我們的可以轉換成其地磚問題,並順便解決之。

魔圓陣之研究

對於平面上Q個圓,我們研究了下列三個有趣的課題:(一)各圓之間相交關係的結構性並作分類。(二)各圓相互交會成另一新圖形時,如何設置使各圓上的交點數相同。(三)若(二)中的圖形存在,如何在各交點上放入數字,使每個圓上的數字和皆相等。對這三個課題的探討我們獲得一些初步的結果。

驚!福衛三號「眼」中的對流層結構

對流層中氣溫每上升1公里真的下降6℃嗎?以大氣溫度的垂直變化真的可以看出明顯的分層嗎?兩極對流層厚度真的比赤道來的薄嗎?以往我們從書本上獲得有關大氣垂直分布的資料,都是以許多不同衛星及氣象觀測資料而來的結果。福衛三號是為了研究全球的氣候,及電離層的變化所設計的六顆衛星。我們想嘗試利用福衛三號所蒐集到的資料,並自己訂定研究方式,彙整出有關大氣分布的圖表資料,來對比是否與我們從書本上吸收到的知識相同,期望發現大氣垂直分布的模式,以及對流層在各種狀況,與不同季節的變化中所產生的變動,並對自己未來在科學研究的學習能有所增長。

「焊」你在一起

從焊接練習及數位邏輯實習課程中的學習經驗,應用在專題製作的作品製作上,引發了對於焊接操作的一連串問題,更深刻感受其操作的不方便性,乃試圖尋求解決之道,企求獲得改善,使焊接操作變得更為方便。研究結果及結論為:一、針對焊接操作速度及焊點品質上,除注重焊接技巧所歸納要項外,於焊接操作時,應注意焊錫加入與其碰觸位置,以避免對焊接操作速度及焊點品質造成影響。二、焊接操作時,宜注意電烙鐵焊接工作溫度的掌控及與被焊元件碰觸時間的長短。三、研究製作之焊接輔助進錫裝置作品,確實達到輔助焊接工作順利進行,並改善焊接操作時,焊錫接觸位置不穩定的情況;操作簡單,具便利性,因具備獨創性且實現性高,已經提出發明專利申請。

分派問題

1. 若有a 個城市、b 間公司,每個城市至少有n 間公司,則每個城市的公\r 司數要如何分配才能使線路有最少條數。\r 2. 令有些城市有限定的公司數m,分配方式又將如何改變。\r 3. 兩城市之公司排成兩平行直線,從任一公司出發,恆可到達另一城市之\r 任意公司,欲找出最少之連線數及交點數的方法。\r 4. 在兩城市各有固定公司數量,在最少線路及交點數的情況下,求得一畫\r 法,使得從一公司到任一公司有最少或最多的轉接次數。\r 5. 如果公司數沒有「最多轉接次數等於交點數」的情形,我們試著找出最\r 多的轉接次數。\r 6. 探討兩個城市間的線路畫法中,哪一種畫法能使線路總長度有最小值。

睡蓮觀測與切花物性之研究

本研究目的藉植株生理觀測,了解睡蓮生理及切花特性,以利切花採收時機與處理,期以簡易保鮮劑,維持品質並延長瓶插壽命,以提升附加價值。觀測生長過程並作解剖,比對與蓮花差異,使易了解生態且資料更具參考價值。利用夜開及日開型睡蓮為材料,量測花苞尺寸、成熟度、需水及離水情形、瓶插切梗、穿孔、光照、保鮮與瓶插壽命之關係。試驗結果,夜開型不適合切花、日開型瓶插有 5 天壽命,花梗須以支持物支撐。切花以可當日綻放者為佳,貯運需遮光與保濕;花朵不成熟、受損、穿孔、離水超過 30 分鐘者其綻放與閉合機能會喪失;瓶插每日換水並切梗頭端,可利用生理食鹽水、酒精、維生素 C 等作為保鮮劑,有利花朵品質及延長瓶插壽命。

棋盤乾坤

給定一個mxn的棋盤,若沿著棋盤格線以捷徑走法從左下角走到右上角,且該路徑須將棋盤平分成面積相等的兩區域,則所有符合上述規定的走法數稱為w(m, n)。例:圖(一)為4x8的棋盤,從A到B符合條件的走法數為w(4, 8)=33(請參見研究過程),其中粗線路徑為某一種走法。本文利用棋盤的中心點將路徑分為兩種互斥的情況,再藉由對稱性來探討幾類簡單的情形,如:w(1, n)、w(2, n)、w(3, n)、w(4, n)、w(5, n),從中不難發現w(m, n)的遞迴關係式,藉此對於任意給定的m, n均可計算出w(m, n)的值。接著,我們發現在某限制條件下某類變形棋盤的走法數wk(m, n)可視為w(m, n+(m-1)k)。