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佳作

可拉伸且自我修復的有機薄膜電晶體元件研究

電晶體在眾多電子產品中是一個不可或缺的元件,然而傳統的電晶體,因為其鋼硬的結構,儘管具有極高的效能,但難以實現在穿戴式電子設備上。相較之下,有機材料具有較高的機械順應性,提供實現穿戴式裝置的機會。因此在本篇科展研究中,透過物理混合的方式將彈性體與共軛高分子混合形成一個同時具有高度拉伸性且可導電的複合材料。此外,此彈性體具有高度黏著性,使得此複合材料具有自修復功能。僅需透過簡單的擠壓兩片薄膜,即可在室溫下達成自我修復。這使電子產品不會在經過長期使用後而降低效能。這對穿戴式電子元件來說是一個巨大的突破。因此希望可以透過此複合材料的概念,促進穿戴式裝置的發展,為仿生學建立一個里程碑。

Google眼鏡電錶

本作品的特色是利用具有藍芽傳輸功能的三用電錶,透過藍芽傳輸資料到自製的Google眼鏡上,再透過OLED顯示器和鏡子、凸透鏡呈像於一塊透明面板上,透過眼睛的視線即可直接讀取到由藍芽電錶傳輸過來的數據,讓使用者可以更加方便又安全的使用三用電錶。

妙絕「吾」生「筆」~水擦環保粉筆之效能探討

本研究利用碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦、樹脂、蠟、色素、蛋殼、粉筆灰等研發環保新粉筆,且透過自繪粉筆檢測裝置,測量其書寫狀況。研究發現碳酸鈣粉筆容易書寫、且清楚,但易掉粉。硫酸鈣粉筆:質輕堅硬、抗變性高。二氧化鈦粉筆容易書寫,寫灰度極高,但較軟易碎。碳酸鈣:硫酸鈣:二氧化鈦:水=3:1:11:8整體效果佳。添加樹脂、水溶性蠟可以提升粉筆的抗變性且使書寫清晰。使用各色顏料色素可調和粉筆顏色,其中薑黃粉的調色較果最好。與市售粉筆比較,自製粉筆的書寫的附著率、寫灰度、擦灰度皆為第一名具有良好的市場價值,而在自製粉筆中添加蛋殼、粉筆灰回收再製作,是環保可行的方法。

尋找最佳跳豆!

跳豆為輕殼與重球組合而成,輕推能重複翻滾。本實驗分析其運動過程與模式。實驗中可發現跳豆不斷重複「殼平行斜面」與「殼翻轉」的運動模式。隨跳豆長度增加,「殼平行斜面」的鋼珠加速區變長,但翻轉時間也變長,導致飽和速度明顯較低,在有限斜坡長度下有最佳跳豆長度。本研究利用移動和轉動方程式得到翻轉期間鋼珠理論加速度,搭配實驗數據得出速度理論值與速度實驗值有相似的趨勢。隨著跳豆寬度越寬,跳豆翻轉期間鋼珠速度對時間由「V」型轉變成「W」型,出現二次加速段,且在有限斜坡距離下,跳豆有理想寬度。可翻滾的情況中,內球質量越小越快達飽和且加速減速變化量值較大。

小瓜立大功-絲瓜絡植栽盆效用之探究

絲瓜絡有吸水、透氣的特性,我們用絲瓜絡、石膏並添加蛋殼與水泥粉來製作絲瓜絡植栽材,以飽和吸水量、飽和含水率、釋水速度及耐用性來檢測絲瓜絡植栽材的特性。 從實驗結果發現:(0.5 cm)3絲瓜絡植栽材吸水性佳,其次是粉末絲瓜絡;粗、細纖維絲瓜絡間飽和含水率差異不大;5g細粉末絲瓜絡植栽材吸水特性較佳。有使用過絲瓜絡吸水效果最好;添加粗粒徑蛋殼植栽材飽和吸水量最多;添加15g白水泥的飽和吸水量及含水率為最佳。5g細粉末絲瓜絡+5g粗粒蛋殼+15g白水泥+35g石膏粉及50ml蒸餾水為植栽盆的最佳吸水性、耐用性配方。絲瓜絡植栽盆+絲瓜絡植栽材所種的三色菊生長高度最高、土壤保濕度最佳。以絲瓜絡植栽盆種植的小白菜苗生長率比用黑軟塑膠盆的小白菜苗高。

皮革的泡澡攻略

在這次的研究中我們嘗試採用植物染的方式來染皮革,因文獻中並沒有皮革植物染的相關資料可以參照,我們參考動物性材質的布料如蠶絲、羊毛的相關文獻來設計實驗,染劑則選用天然的中藥茜草與山梔子。 研究中發現與染布不同的是,染皮革時要加入滲透液才能讓顏色更均勻附著在皮革上。而加入不同的媒染劑,可以變化染出來的皮革顏色,明礬會讓染劑在皮革上顏色變得更鮮豔;加入醋酸銅染出的皮革變成咖啡色;醋酸鐵會讓皮革顏色偏黑。浸泡時間的長短也會影響皮革的顏色變化,溫度也會影響皮革呈色,我們將變化依次紀錄,找出規律,從而在皮革上染出想要的顏色,最後塗抹表面處理劑防止氧化褪色,並配合皮革工藝製作出兼具美觀與實用的皮革文創商品。

頂刮刮-智能刮水車之探究

本研究主要探討如何製作出一臺智能刮水車,透過自製的車體連接刮刀,使用拉伸彈簧連接刮刀與車體,提供路面高低時的緩衝,與刮水時的拉力。經過實驗證明,使用雨刷搭配1 kg的彈簧拉力可以將積水刮開621公分,透過自製積水感測器,可以感測車輛是否通過積水,感測器安裝在刮刀前方,能有效的了解刮刀內是否有還有積水,搭配刮刀升降系統,在有積水時放下刮刀,在車輛行駛時刮刀上升,將刮刀摩擦力影響降到最小。透過電子羅盤定位籃球場的方位角度,自動修正刮水車前進偏移的問題,搭配量測車輛速率後,配合換算距離的方式,讓刮水車順利實現在籃球場上來回刮水的功能。

運用疾病軌跡搭配深度學習偵測胰臟癌風險

目的:在台灣,胰臟癌雖非癌症發生數最高,但85%為末期,五年存活率小於5%,有癌王之稱。如何早期偵測胰臟癌風險,一直是醫療上的重大議題。本研究運用時間矩陣搭配深度學習進行大量變數之胰臟癌風險偵測。 方法:健保資料庫收集國人疾病、用藥等結構化資料,可藉此反映每人健康狀態。將三年內診斷與藥物碼轉為時間矩陣,以卷積神經網路訓練,訓練組與測試組比例為9:1。 結果:共計案例組1095名及對照組10950名,訓練後測試組表現之AUROC(area under the receiver operating characteristiccurve)為0.937,六十歲以上及以下AUROC分別為0.846及0.897。 結論:結論:能將診斷、藥物、時間轉成矩陣,是以疾病軌跡預測胰臟癌風險,且能找到新特徵,未來搭配健康存摺,為低成本、快速、大量的胰臟癌數位快篩。

奶奶的AI銀翼天使~高齡社會老人積極老化的「心」嘗試

2019年COVID-19肆虐全球,老年人社交及運動頻率下滑。2023年本縣邁入超高齡社會,「下流老人」成社會隱憂!老人如何積極面對老化帶來生理、心理及社交變化呢?即便疫情也能有正常體能活動呢?本研究探討嘗試結合Google teachable machine及OpenPose的AI姿態辨識功能,透過Python編寫智能人機互動軟體,提高老人運動效率。除了生理積極抗老化,也希望心理、社交層面予以滿足。故,研究中結合華德福教育優律思美運動,藉由舞蹈、詩歌及優美旋律引導老人心靈、提升動機。最後以自覺量表來記錄運動強度,期望能建立正面積極的老化社會,AI智能將像天使銀翼讓奶奶能夠再次翱翔。

「茶」顏觀色,原來「乳」此

小茶種紅茶是我們家鄉的在地物產,結合學校課程特色,探究不同重量、不同季節和不同品種的紅茶沖泡出來的茶湯,發現經過冰箱冷藏後,僅有一部分產生茶乳現象(Tea Creaming),還發現溫度回升後會恢復清澈茶色。透過物理光學觀測試著找出茶乳現象的臨界時間,此時所對應之環境溫度、茶沖泡濃度與茶品種關係,預計未來能夠作為評斷好茶的一種輔助工具。 研究中發現,不是所有的茶都會有茶乳現象,只有觀察到紅茶會產生現象。其次,觀察到茶乳現象之紅茶濃度需足夠才會產生茶乳現象,其中觀察到夏茶產生茶乳現象明顯、冬茶則無。最後透過不同茶種,觀察到小葉種紅茶會產生現象,大葉種紅茶則未觀察到。期望讓品嘗紅茶的愛好者,未來多一個紅茶能夠參考其價值之依據。