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佳作

煙“盡”其用--油煙淨化裝置的設計與檢測

市售抽油煙機多以過濾集油的方式處理,我們嘗試將皂化反應引入油煙處理過程,使油煙轉成肥皂,避免後續汙油處理及空氣汙染。裝置設計著重在集中油煙,加速皂化,組裝偵測儀器。第一代裝置,以寶特瓶為淨化桶,再以抽氣降低桶內壓力,使油煙流入氫氧化鈉溶液),偵測透光度改變,證明概念可行。改良裝置,以全罩油煙管、漸縮管、強化風扇組合,使油煙有效流入淨化桶;在淨化溶液中加入界面活性劑,放置靜電板吸附油煙,再加裝電子攪拌器及二次淨化桶,提高反應淨化效率。為解決風扇馬達過熱,以虹吸原理加裝冷卻水管。第四代裝置為例,依光度分析及煙霧微粒檢測,得知二次淨化處理後,可達百分之九十以上淨化率,接近空氣背景值。

石墨烯微生物燃料電池綠能研究

本研究利用石墨烯高導電、高表面積等特性製成碳布電極,並研發出具高電子轉換效率的EDTA˙Fe3+作為觸媒,成功開發出新型微生物燃料電池。將自製的石墨烯以Polypyrrole固定修飾在碳布表面,取五片此修飾碳布作為陽極電極,陰極則為兩片未經修飾之碳布。利用食品級酵母菌在陽極槽對葡萄糖行厭氧氧化反應,產生的電子經外部導線抵達陰極,利用陰極槽EDTA˙Fe3+與EDTA˙Fe2+間快速轉換,提升電流值。 實驗結果顯示單顆電池電壓即可高達0.7 V,電流則達323μA,電池續航力高達兩小時,較傳統的微生物燃料電池電壓0.35~0.5V高出許多,且具有低汙染及低成本等特性,另外我們研發出的無毒陰極修飾劑EDTA˙Fe3+更符合綠色能源的概念,可望未來能將本實驗微生物燃料電池應用於農牧業的燈具。

球球相扣—球內接正多面體的定值問題探討

本研究是將平面上正n邊形與其外接圓上一動點P之間的定值問題推廣到空間中。我們藉由Geogebra繪圖軟體發現以O為圓心,作同心圓C1、C2 且半徑分別為R1、R2,並作C1的內接正n邊形,再以圓C2上一動點P為圓心作圓C3且半徑為r,再作圓C3內接正n邊形。當反向時,連接兩兩頂點的n條線段會共點。除此之外,O與P和連線的交點亦會共線,而這性質在空間中也會成立。

逆境入侵!有請細胞壁─探討PME基因At3g49220功能缺失對阿拉伯芥適應逆境與激素之影響

PME(pectin methyl esterase)果膠甲基酯?是維持植物細胞壁結構的重要酵素,可藉由分解果膠來調控鈣離子進出,間接影響細胞壁的完整性。本實驗選擇在實驗室中被篩出對熱逆境敏感的突變種,以NaCl、ABA、GA加入培養基,探討不同濃度下,突變種與wt根生長量的差異;另一方面,我們也用RT-PCR看逆境與激素對此基因RNA量的影響。實驗發現在NaCl逆境裡,此基因RNA表現量下降,但在ABA中卻呈現上升的趨勢。根長實驗部份,098874c的種子在NaCl與GA的環境下,有差異大於wt約10%的情形。而859540的種子在ABA環境內,其生長情形比wt好,在GA處理下則較差,此部份差異也都達10%。RT-PCR兩種處理的結果符合根長實驗呈相反趨勢。所以At3G49220基因對植物生長確實有影響,但在鹽逆境、ABA、GA環境下影響不似在熱逆境下顯著。

膽固醇型液晶薄膜應用於抗藍光暨紅、紫外線之研究

本研究以三種膽固醇型液晶為主體,摻混不同比例的5CB,具有以下優點:在15〜40℃內顏色穩定、溫寬大,有效反射藍光,阻擋紫、紅外線。統整下列五點結論: 一、 溫度區間內,液晶(3)及液晶(5)有穩定三原色變化:薄膜厚度為0.058mm,面積1cm2。 二、 單一色系溫寬最大的組別:液晶1藍、液晶5綠、液晶8紅。 三、 可見光最高兩根吸收峰值(455nm、藍;555nm、黃綠):液晶5最佳。 四、 摻混5CB後反射強度:液晶3藍、液晶1綠、液晶3紅。吸收度最佳:液晶1、5藍、液晶1綠、液晶5紅。 五、 降低紫外線指數最佳組別:液晶3(未加5CB),最佳顏色:藍>綠≒紅。紫外線吸收最佳比例(組別:液晶X) :吸光值0.896。紅外線吸收最佳比例(組別:液晶Y) :吸收率42%。

礦物自發性長晶現象與BHR機制之探討

“Spontaneous Growth of One-Dimensional Nanostructures from Films in Ambient Atmosphere at Room Temperature: ZnO and TiO2”( Shou-Yi Chang等人)在2011年發表的文獻中,提出一種新的生長奈米結構的方法-BHR(bond breaking-hydrolysis-reconstruction)機制,結合了應力和水氣可讓金屬氧化物自發性成長並長出一維奈米結構的氧化物。石膏晶體在自然界中生成的條件與水有關係,藉由進行硫酸鈣水化實驗驗證此現象,以濕度和放置時間作為控制變因,觀察到生成晶體的長度與溼度、放置時間有關,濕度越高、放置時間越長,所得的晶體尺寸越大且晶體形狀越明顯。透過BHR作用在花崗岩表面,發現表面生成的晶體尺寸與溼度、放置時間有關,濕度越高、放置時間越長,所生成的晶體尺寸越大,認為自然界中的矽酸鹽礦物有可能透過BHR作用進行生長,印證地球科學對紫水晶形成的理論不一定正確。

讓我們擁抱在雲端-具有線性振動觸感之體感服

“擁抱”在人際關係中扮演重要的角色,而觸覺經驗常常伴隨著豐沛的情感。本研究之應用核心價值是透過雲端科技,真實地傳遞「情感性的觸覺」。作品在衣服中安裝 Arduino Pro Micro與Bluetooth Communication Module,以線性方式控制微型振動馬達陣列的振動,利用手機藍芽連接體感服,透過4G或Wi-Fi與Google Firebase雲端服務連結,即時傳遞與交換控制資料。從實驗統計數據中分析馬達振動與觸覺感受的線性關係,建立具有重複性價值之微型振動馬達的線性系統參數。讓人們除了可以透過文字、語音及影像溝通,也可以透過體感服做遠距離的接觸與互動達到“擁抱”的人際關係。

防鏽防蝕的黑色素—探討芝麻黑色素對於氧化鐵的保護

以浸泡提取法萃取出黑芝麻中的黑色素,並用高斯計測量其與氧化鐵(三氧化二鐵)混合物的磁場變化,以了解黑色素還原氧化鐵成為磁鐵礦(四氧化三鐵)的能力。結果發現,黑色素溶液還原氧化鐵粉末的最佳反應濃度為33%,而在氧化鐵粉末及芝麻黑色素溶液重量比為1:5的比例時,有最大的磁場變化平均值。 將氧化鐵、鐵、銅、鋁片在浸泡於黑色素溶液後,與相同環境條件下未浸泡在黑色素溶液的金屬做比較,測定各金屬在兩個禮拜後的失重率,結果發現浸泡黑色素的鐵與銅金屬,其失重率小於對照組,而氧化鐵及鋁金屬經浸泡黑色素的失重率則大於對照組,推測芝麻黑色素對於鐵、銅金屬可能具有延緩氧化的能力,而對於氧化鐵及鋁金屬效果不明顯。

大珠小珠落玉盤-正多邊形的兩個性質

從原始的題目「正三角形和正五邊形的兩個性質」出發,發現「這兩個性質」的橋樑其實是「直角三角形內切圓定理」,換句話說,「這兩個性質」是等價的,只要性質一成立,性質二必同時成立,若考慮其它奇數邊(2n+1)正多邊形,我們進一步發現,性質一的代數意義是cosπ/2n+1 + cos3π/2n+1 +cos5π/2n+1 +...+ cos(2n-1)π/2n+1 = 1/2(n∈N)。又cosπ/2n+1 + cos2π/2n+1 + cos3π/2n+1 + cos4π/2n+1 + cos5π/2n+1 +...+ cos(2n-1)π/2n+1 =0,因此原式等價於cos2π/2n+1 + cos4π/2n+1 + cos6π/2n+1 +...+ cos2nπ/2n+1 =-1/2(n∈N),又因為此式為三角恆等式,所以「這兩個性質」適用於任意奇數邊正多邊形。接著考慮偶數邊(2n+2)正多邊形,處理方法分成兩類:(1)邊數2(2k);(2)邊數2(2k+1),第一類「這兩個性質」源自於「各組對邊中點連線兩側的線段會兩兩對稱相等」。第二類「這兩個性質」源自於「各對角線兩側的線段會兩兩對稱相等」。因為任意偶數邊正多邊形均具備上述特性,所以「這兩個性質」同樣適用於任意偶數邊正多邊形。

以測謊技術偵測環境影響學生閱讀專注力(終級書齋)

本研究目的在研製皮膚電阻及心跳影響閱讀專注力偵測系統,以及分析環境噪音及溫、濕度對閱讀專注力之生理感知與舒適度。採用實驗研究法,首先針對量測數據進行校正,確保本系統能符合信度與效度之信賴水準。徵選有意願參與本研究之三位高職二年級學生為受試樣本,在閱讀「數學」科目下,調節環境聲音及溫、濕度,記錄受試者自律神經作用下引起皮膚電阻及心跳等生理變化。根據研究目的,獲致研究結果如下:(1)指尖皮膚電阻變大,表示閱讀專注力較佳,反之則呈現緊張的情緒;(2)心跳振幅越大,則情緒表現安定;反之則緊張;(3)闔眼後再接受本實驗所偵測之閱讀專注力比較佳。