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生活與應用科學科

挑戰3952─全世界最高的無線感測網路系統

本研究以無線感測網路技術,在最短時間內精確定位山難救援範圍。於登山客身上裝備具有全球定位系統(Global Position System, GPS)的無線網路感測器(Octopus),取得登山客行走軌跡之經緯度,透過Octopus進行登山客間的資料交換,在登山客通過基地台接受範圍內傳遞登山軌跡資料,可增加資料傳輸效率。 研究中發現登山速度與休息時間分別呈現常態分布,兩者間關係不大。再以亂數跑出登山軌跡模擬;發現人數增加亦可有效增加資料傳輸效率。於臺北市象山進行實測,發現登山習慣與基地台位置會影響資料傳輸效率,並證實交換機制具可行性。 未來將整合基地台與資料交換功能的設定,規劃效益最佳的系統,讓登山客在安全性更高的情況下享受登山樂趣,期望再將應用延伸至生態保育。

小石子立大功---火車鐵軌的枕木愈搖愈穩固

每天都會路過鐵路平交道,發現鐵軌下的枕木有好多的碎石子,我們很好奇,在老師協助下我們利用搖晃機、各種不同的豆子、大小不同的石子等進行實驗,結果發現搖晃後的豆豆和小石子變得更加緊密,彼此的稜角互相交錯卡住,這時我們才恍然大悟,原來小石子立大功,讓鐵軌更穩定,也使火車行駛更加安全。

巧克力發電囉

本研究的目的是探討以可可豆萃取物(即巧克力)作為染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cell,DSSC)的染劑之產電效率與其發電機制。染料敏化太陽能電池是薄膜太陽能電池的一種,具有製程簡單與設備進入門檻低等優點,目前已經有商業化產品問世。食品級巧克力製備的DSSC,其入射光電子轉換效率(IPCE)介於1~3.5%,且在紅外光區(800-1000 nm)有最大的轉換效率3.5%,可以大量的利用葉綠素所無法利用的太陽能產生較多的電能,在800 Lux下即可產生近0.4V的電壓,較海藻DSSC提升了近兩倍的電壓,一周的保存實驗,電壓僅下降約7.48%,遠較膠體DSSC的58%為佳。可可粉,可可脂,巧克力的酒精溶液全波段掃描圖譜顯示,可可豆萃取物製備的太陽能電池,同時具有染料敏化太陽能電池與溫差電池之功能。三種可可豆萃取物所製備的DSSC中,可可粉DSSC產生的光子電子轉換效率最高,可達85%以上。

揭開大王椰子樹倒塌的秘密

去年夏天一個輕度颱風—蓮花,吹倒了一棵在××國中後門的大王椰子樹,且壓死了一名青年人。我覺得很奇怪,台南市有那麼多椰子樹,為什麼只有在學校後門的大王椰子樹倒塌,所以我就利用巴沙木圓木棍模擬大王椰子樹倒塌的相關實驗,終於找到大王椰子樹倒塌的原因—莖的底部有一個很大的凹洞,再加瞬間強風吹襲。最後在老師的陪同下實地勘查台南市部分的行道樹和學校、公園內的椰子樹,並提出解決改善的方法。

水循環升降台

本研究主要是利用巴斯卡原理以及河倫噴泉的設計來研發利用水循環方式來承載重物\r 的升降平台,在不動用到額外動力的情形下,僅靠自然的物理現象來使之運作。故本研究的\r 特點在於節能並兼具實用價值的生活應用,而最後我們並依照類似的原理設計了一個自動循\r 環的水族箱過濾器,不僅驗證原理的可行度,更能突顯本研究的對於生活應用的價值。

「澆」豔欲「滴」─簡易自動澆花器

為了防止旅遊回來花枯萎,我們開始製作節能自動澆花器,市面上販賣各式澆花器,但\r 價格昂貴,一次只能澆一盆植物,很浪費能源。\r 先測出植物每日的所需水量,並用棉線、毛線等方便取得的素材來製作,線條外面包保\r 鮮膜,改變線條的數量觀察流量的差別,並對影響水流量的因素作進一步的探討\r 一連串的實驗後製作了「短效型」、「長效型」和「長效改良型」三種澆花器,「短效型」\r 需運用保鮮膜包一條毛線,他適合用於短期出遊;「長效型」運用到吸管及保鮮膜包五條毛線;\r 「長效改良型」則將吸管改為塑膠管。常忘記澆花的人們,「長效型」及「長效改良型」是很\r 適合的,三者都只要用容易取得的素材就可以做出,解決了生活上的困擾。

上課了,誰還有聲音? 是「它」!~利用環保材質,減少椅腳噪音的方法

教室是我們學習的主要場所,卻因為椅子的拉動產生噪音,影響我們的學習。藉由此實驗,了解椅子拉動時所產生的噪音值,由一張椅子的80分貝,到全班產生的100分貝。而椅子拉動的方式不同,包含往前推、往後拉或是翹腳腳拉動,所產生的噪音大小都不同。椅子往前推時所產生的噪音最大,往後拉較小,若椅腳翹起來時,噪音值更小。為了建立更佳的學習環境,因此利用環保材質來包覆椅腳,減少噪音。單層包覆後,以網球的效果最佳,噪音值61.1分貝,布類的效果也很好,比對照組的89.3分貝低很多。在多層包覆中,都可降到60分貝左右,和市售的減噪墊片效果差不多。所以包覆物質愈厚愈柔軟、愈粗糙都能有效減少噪音的產生,且這些都是廢物利用,經濟實用。

穩頸制砂

本報告為均勻橋墩之清水局部沖刷試驗,每項試驗皆可直接由攝影機觀察橋墩前方之沖刷坑,試驗條件為水槽寬度2m、長度9m、橋墩距離0斷面(水流起點)350cm、直徑7cm、泥沙粒徑1mm、水深15cm、底床坡度1/1000、試驗時間8小時、斷面平均流速27.5cm/s、床底質臨界啟動速度29.1cm/s、V/Vc=0.94

「砂」很大,「氯」離子趕快走,利用外加電場進行海砂屋中海砂鹽分析去除防蝕之研究

海砂屋的危險是海水含有氯離子,若用海砂作為混凝土之拌合材料,將造成混凝土的氯含量過高,降低混凝土PH值,破壞混凝土鋼筋保護層,產生腐蝕,造成混凝土剝落,影響結構物安全。本研究是應用外加電場保護的原理來去除混凝土中的氯離子,希望藉由非破壞性的技術達到修補防護效果。研究結果顯示,由化學分析發現,鹼性陽離子會根據外加電場擴散原理往鋼筋附近移動,而混凝土與鋼筋交界界面pH值上升,並隨著外加陰極電流密度及通電時間的增加,混凝土內剩餘氯離子含量會明顯下降;在腐蝕訊號量測方面,除鹽後之鋼筋腐蝕電位提昇,顯示鋼筋腐蝕情形獲得明顯的改善;在混凝土物理性質改變方面,除鹽後混凝土的吸水率及電阻係數值皆明顯提高。

引風入洞

由於影響大型戶外廣告看板支架承受力的因素太多,如:風力、風向、支架的材質與結構、透氣孔的面積、分布、大小與形狀…等。在跟老師討論之後,我們決定去除風力、支架的材質與結構、及風向等變因,只專注於探討看板的材質、透氣孔的形狀、透氣孔的面積、透氣孔的切割方式等變因,對廣告看板所承受風力的影響,進行一系列的研究。而且為了控制風力的這個變因,我們特別自製了一個簡易的風洞。另外,為了測量出看板所承受的力,我們更是絞盡腦汁,設計製作一個測量平臺,利用彈簧的伸長量和長尺,來測量看板所受的拉力。綜合以上,將本次研究分為三個主要的部分來說明:一、鷹架看板的現況調查。二、鷹架看板材質的研究。三、鷹架看板透氣孔形狀、大小、分布的研究。