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佳作

甲基磺酸銅的合成與先進封裝的電鍍應用

甲基磺酸銅比硫酸銅的溶解度更高,適合用於高速銅電鍍,並應用於3D IC的TSV和先進封裝的TIV銅電鍍。先進封裝除了TIV製程外,若想要同時電鍍不同尺寸的銅柱凸塊,並維持均勻性則是另一個挑戰。本研究改良甲基磺酸銅合成方法,並將其再結晶,得到高純度的甲基磺酸銅晶體。以合成的甲基磺酸銅為原料,配製成電鍍液,並探討不同直徑的銅柱凸塊沉積,達到高度差小於 2% 的均勻銅柱凸塊。

自動機電控制拉張結構平衡桌

本研究利用開發板Micro:bit與拉張結構,製作可自動平衡的桌子。我們依桿弦相對位置,將拉張結構分為兩種,並且探討這兩種拉張結構的平衡與承重力。依照結構承重能力均勻與否以及結構是否容易達成平衡,採用型二拉張結構(指弦在上面,以桿支撐整個拉張結構)為自動平衡桌的主體。自動機電控制的程式部分採用決策樹的邏輯策略取代數學上的繁雜運算,達到自動調整伸縮桿,取得桌面平衡,並期望可延伸到生活上相似環境下的應用。

歐姆的「液」想世界~液態可變電阻物理特性之探討

半導體物理的發展已漸趨成熟,本研究討論液體擾動與電阻之關係,進一步利用液態可變電阻作為電路中的訊號表徵,期望能應用於半導體產業中。 本實驗將液態電阻內溶液以靜止與給定固定速率(v)分別測試,發現溶液的擾動與電阻值成正相關,並用不同濃度的電解溶液測量不同自由載子濃度的液態可變電阻之電阻值與導電體擾動之關係。接著對液態可變電阻的其他物理性質做測量,得知液態可變電阻為負溫度係數之導電體,且測得電極距離越長,電阻值越大。 結論得出,將傳統半導體模型變化應用在液態可變電阻上是可行的,且各項物理性質之趨勢與電阻幾何模型相符。使用液態可變電阻之擾動特性製作出穩定的01表徵訊號,近似於目前半導體物理使用的數位訊號概念。

兩相異直線均分三角形與四邊形的面積

本研究推廣古老的數學問題「Quadrisection Problem」,2018 年 Carl Eberhart 曾針對此問題進行探討,給出兩條垂直線將任意 △ABC 的面積四等分的解。 我們沒有設定兩相異直線必須垂直。由於兩相異直線至少將任意三角形分割成三塊區域,至多分割成四塊區域,所以我們先探討兩直線三等分三角形,再繼續研究四等分三角形,最後給出完整分割的圖樣與方法,並且給出四等分面積的充要條件。第二,我們繼續推廣到任意凸四邊形與凹四邊形,證明了對於所有凸四邊形與凹四邊形必存在四等分面積的分割方法,這是本研究的亮點之處。本研究雖僅使用了初等幾何工具,但是簡潔地找出豐富的性質並且完整解決了兩相異直線均分任意三角形以及四等分任意凸四邊形與凹四邊形的面積之問題。

「紅」「輻」齊「天」- 紅外線溫度計測量雲底高度與其測量誤差變因之探討

本研究探討手持式紅外線溫度計做為低雲雲底實際高度測量的可能性,並探討其中可能影響紅外線溫度計測量之因素。我們發現:若直接以紅外線溫度計測得之雲底溫度換算高度,其與實際高度相差甚多。我們模擬測量雲底時的情形,探討比雲底高溫之空氣對於紅外線溫度計的影響。對大氣吸收與放射紅外線設計了兩種實驗加以了解。我們認為:當我們使用手持式紅外線溫度計測量雲底溫度時,雲底所發散的紅外線大部分被靠近雲底之大氣吸收,實際測量時雲底溫度高估之結果,應為紅外線溫度計視線範圍內靠近地表之大氣輻射紅外線總量綜合之結果,難以測量到雲底所發散的紅外線。

正N邊形等距異色之頂點最少塗色數探討

本科展作品在研究正N邊形的頂點塗色,定義相鄰兩頂點的距離為1,先設定距離m,規定若兩頂點相距m則塗不同色,求塗完N個頂點的最少色數。當只設定1個m時,我們研究出最少色數只有2與3兩種,並清楚區分出對應條件。而設定兩個m時,我們研究出最少色數有2 , 3 , 4 , 5等四種,同樣清楚區分出對應條件。最後推廣到設定k個m時,我們證出最少色數的絕對下界為2,絕對上界為2k+1。並以N、m的奇偶性細分各情況來做出更精密的上界估計。

新式複合顏料

上美術課時繪畫有許多缺點例如乾燥時間不易控制、要長久保存需要加保護油,放置地點要控制溫濕度等。我們的實驗想要製作可以簡單長期保存的顏料,首先尋找高分子聚合物酚醛樹酯當基底,加入穩定的亞麻仁油以及異丙醇當溶劑、再添加色料,最後加入可以均勻混合溶液的乙酸異戊酯來製作成顏料,此顏料黏性適中能畫在各式材料,例如畫紙、玻璃板等上面,且具有塑膠特性,如果沒有被太陽光長期直接照射,不容易分解、退色、發黴、不被蟲咬、不會發黃、變色或裂開。可以取代油畫與壓克力顏料。此外可以精簡油畫器材,方便攜帶,減少運送的重量與體積,可以解決油畫從中世紀以來的長久問題,為美術材料一大突破。

探討不同養殖環境對Pantoea sp. 降解亞硝酸鹽能力之影響

本研究探討如何提升養殖於冬季降解亞硝酸不良的問題。養殖益生菌中潘朵拉菌Pantoea sp.可在冬天生長並降解水體亞硝酸,不同於其他菌其在低溫時生長較好但降解較差,顯示兩者無直接關聯,進一步得知溫度會影響Pantoea sp.細胞內代謝機制。水體中添加葡萄糖可使冬季亞硝酸降解能力多7倍,且不影響其生長,與文獻添加碳源會促進益生菌生長不同。比較各式糖類後得知單醣和雙醣皆可提升降解能力,其中單醣較雙醣好(單醣50%、雙醣95%),而碳源可提升降解能力,推測因其影響細胞內TCA cycle運作。最後添加碳源做法適用各鹽度環境,具廣鹽性,對改善台灣冬季亞硝酸過高問題有高度應用價值。

「魚」「龍」共舞-製作花青素魚鱗凍之探究與分析

魚鱗是很好的食材,製作成魚鱗凍費時費工,只好丟棄;我們想透過科學探究,找出省時省力的方法製作營養價值高的魚鱗凍。實驗前製作SOP,可降低操作誤差,提高實驗的再現性;實驗後針對結果及問題討論並提出對策,由結果可知探究方法是正向且有效率的。 本探究分成三大部分,第一部分是找出壓力鍋熬煮的最佳條件、魚鱗研磨時間及魚鱗與水的比例。第二部分是自製和市售魚鱗凍的差異比較,結果顯示自製的數據均優於市售(密度增加1.2%、固含量增加188.8%、熬煮時間節省62.5%、抗氧化力提升17.9%)。第三部分是比較不同花青素水果的抗氧化力,再以抗氧化力較佳的水果製作成花青素魚鱗凍。最後由紅色火龍果魚鱗凍勝出,也就是我們的研究主題「魚」「龍」共舞。

探討海藻酸鈉晶球與甜菜紅素晶球移除重金屬離子之能力

本研究應用海藻酸鈉和甜菜紅素螯合重金屬能力及海藻酸鈉交聯作用製作海藻酸鈉晶球。並將富含甜菜紅素的火龍果汁稀釋液與海藻酸鈉混合後做成甜菜紅素晶球,比較兩種晶球在不同條件下移除銅金屬離子能力,得知兩者在不同濃度之銅離子溶液中靜置40分鐘反應可達平衡。且由溫度效應、酸鹼效應及濃度效應之實驗結果得知在25℃,pH=5,不論100或1000 ppm Cu2+,皆為甜菜紅素晶球移除率較海藻酸鈉晶球優。不過當高溫、強酸及保存多天的條件下甜菜紅素晶球的移除能力會逐漸下降。另外,比較晶球在25℃,pH=7下,移除1000 ppm不同重金屬離子(Co2+、Ni2+、Cu2+)之能力,得知甜菜紅素晶球的移除率皆優於海藻酸鈉晶球;此外,海藻酸鈉晶球移除能力為Co2+≅Cu2+>Ni2+;而甜菜紅素晶球移除能力為Cu2+>Ni2+ >Co2+。