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佳作

屋頂仿生蝶翅構造

據2017年台電歷年售電量統計,撇除佔了七成多的工業用電,佔比最多的便是住宅用電。住宅用電中,第二耗電的家電為冷氣機。雖近年冷氣機大多為變頻冷氣,能夠減少耗電,但因臺灣位居亞熱帶,常年氣候炎熱潮濕,於夏季時許多家庭會開著冷氣長達十小時。因此,冷氣耗電一直都是每個家庭的問題,冷氣帶來的溫室氣體也是每位人民該重視的問題。秉持減少家庭用電的理念下,我們以蝴蝶鱗片為發想作機構、銀蟻反射陽光(反射長波,並吸收短波)原理為塗料,設計出了烈日當空時,可以主動追日,使屋頂板角度呈現與太陽垂直之狀態,最大化的反射太陽熱能,藉此改善夏季熾熱的源頭,進而解決冷氣耗電,間接減緩地球暖化之議題。

烈日當頭「糟」亮你我-探討金門高粱酒糟萃取物作為防曬品之可能性

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸,目前多數以廢棄物方式送台處理,因此,我們希望以環保角度思考,試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值,我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟,並進行紫外線阻隔實驗,結果顯示,當厚度足夠時,以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔;而在陽光下,以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時,可達71%的阻隔效果;塗抹人工皮的實驗中,也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性,希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

防震未來式—懸浮技術的抗震

本實驗研究探討關於張拉整體結構運用在建築物結構的抗震應用,初步探究發現結構乘載過重時,結構體會因繩長變化,使得力平衡不穩定,導致結構體傾斜甚至斷裂坍塌,我們嘗試改善結構,讓此結構體達到更加穩固。張拉整體是一種懸吊平衡的結構裝置,因此也讓我們聯想其可運用在類似懸浮隔震結構的防震技術上,在初步設計上將拉繩結合彈簧,發現可以達到類似阻尼器的制震效果,因此我們進一步設計了一套懸浮抗震系統,系統結合物聯網技術,一邊能主動監測地震晃度,透過無線網路傳遞晃度訊息,一邊讓自主調控裝置依據晃度大小調整張拉整體平台使其回復到平衡狀態,經過地震模擬實驗發現能有效減緩晃度,思考未來可將其運用在建築物的防震技術上。

風到哪裡去了─氣流附壁作用之探討

「附壁作用」是指流體遇到障礙物(例如氣球),流體會沿著障礙物曲面流動的現象,並產生推往流體方向的作用力(氣球的舞動,2021)。於是採邊想邊實驗邊修改的模式來探究氣流附壁作用。研究結果發現: 一、 氣流經過正角柱體時,會沿其側面流動且其底面邊數愈多愈明顯。 二、 氣流流經直圓柱體時,會分為兩股附壁在兩側運動,到了另一端時再匯集成一股往前進。 三、 氣流經過球體所產生的附壁作用,能使球體穩定飄浮,並帶動球體產生偏移。 四、 氣流會從側面有斜度葉片沙漏型圓柱體的縫隙中流出,且附壁在曲面上形成一直環繞的現象。 將氣流一直環繞的特性運用於日常生活上,或許可設計出便利於生活的科技產品。

IoT智慧取貨機

現在的超商取貨機制存在著很大的時間成本,一次取貨要是花費數分鐘在找貨,那長久下來會造成大量時間的消耗,因此為了提高領或效率,我們設計了一台裝置來減少取貨的過程之中,因人為造成的時間耗損,並降低領錯貨物的可能性。 而我們也可以依據存放貨物種類及應用方式而改造,製作出適合不同物品的存取裝置,像是用於書籍的存放,讓使用者可以自行借閱或歸還,藉由改造裝置,普及於各種類型貨物的存放,為我們的生活增加便利性。 除了擴大使用方式,增添提領貨物的提示,為貨物增設設定,關於提升整體實用性的部分也有待我們進行更進一步的探討。

荷花葉菊花影-側面疏水性水紋與光學折射現象探討

本研究主要探討疏水性較大植物葉片在水中形成的水紋與葉片影子之關聯,探討不同植物、水深高低、光線方位與角度、水紋類型、水紋對光線偏移角度及水紋曲率半徑與影子變化之關聯。透過各種實驗,我們發現能明顯觀察出水紋的植物為主要影響影子變化的因素,因此我們近一步觀察了水生植物的水紋,並發現疏水性為此研究中的關鍵原理。當疏水性植物具有不規則的割痕時,由兩方葉片產生的疏水性水紋會相互交疊,使水紋更加明顯且邊際線較長,進而影響光線折射角度,影子內凹情形最為明顯。我們也計算了水生植物水紋的曲率半徑,但計算結果與實際水紋誤差較大,因此我們推論水紋可能為非線性疊加,導致計算結果與實際水紋不符。

「藻」出不「塑」之客─狸藻捕蟲囊吸收塑膠微粒之探討

本研究主要是觀察狸藻葉子特化的捕蟲囊。以染色及褪色的方法,來了解是否因吸收聚氯乙烯(PVC),而改變其觸發速率,發現含有PVC的捕蟲囊,其觸發及排出色素的速率皆比未含有的慢。另外,也發現浸泡在不同PVC濃度下的捕蟲囊,其觸發及排出速率也不同,浸泡在濃度較低溶液中的捕蟲囊,其觸發、排出速率皆比濃度較高的還快。顯示水中不同濃度的物理性微粒對狸藻捕蟲囊觸發、排出作用有不同程度的影響。此外我們透過抗氧化酵素過氧化酶POD活性檢測浸泡PVC溶液不同時間的狸藻其生長狀況,發現有PVC的組別,體內POD含量皆較高且浸泡一天的組別含量最高,顯示PVC的確會對狸藻狀況造成明顯氧化壓力。

圖多變是美--給定範圍內之四邊形數量計算

在給定方格範圍內,尋找不同四邊形數量的一般式,研究包括: 1、給定範圍內之正方形數量: N(N+1)(N+1)(N+2)/(1×2)(2×3) (範圍是邊長N的正方形時)、 [(M(M+1)(M+2))/3!]×[((N-M)+(N+1))/2] (範圍是邊長M×N的長方形時) 2、給定範圍內之長方形數量: ∑_1^M▒n×∑_1^N▒n(含正方形)、∑_(L=1)^M▒[(M+1-L)×∑_(n=1)^(N-L)▒n] ,n≥M(不含正方形) 3、給定範圍內之菱形數量: 廣義菱形個數一般式=狹義菱形個數一般式+正方形個數一般式。 4、給定範圍內之平行四邊形數量: 上下二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =(N-1)(N)(N+1) 左右二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =∑_(n=1)^(M-1)▒n×∑_(n=1)^N▒n 5、給定範圍為2×N長方形時之等腰梯形數量: 4(N-1)+(1+2)×∆T_奇或偶×2(上下翻轉) 而各一般式彼此間可以組合成新的公式。 例如:平行四邊形一般式=長方形公式 + 斜錯平行四邊形公式。

預見土石-土石流偵測系統

隨著地球暖化、氣候異常、暴雨再加上台灣地處地震帶,土石流的發生就更加頻繁,利用科技進步之便,可以保障每個人生命財產的安全是非常急需的工作。 此次研究製作的偵測模組,使用台灣自行研發的Web:Bit開發板¬、Arduino開發板和樹莓派開發板,透過自製的光纖感測、水銀開關檢測與影像判別等3種模組,獲得土石流發生時變異的光電訊號或影像訊號,確認土石流的產生。同時為提升土石流發生判別與影像識別效能,我們也研發了濕度偵測與自動開關燈之系統。除了比較這三種模式的靈敏度, 可透過手機LINE、電子郵件發出警報,並連結YouTube觀看實際狀況,期許未來可以廣泛運用於各類土質,減少土石流造成的傷害。

Combinatorial Properties of Non-isomorphic Caterpillars

一個連通圖其結構中若沒有包含任何的圈,則將此圖稱為樹狀圖(tree)。若樹狀圖T的頂點v滿足d(v)=1,則 即為 的『葉子點(leaf)』。將一個樹狀圖中以一筆不間斷經過最多頂點的路徑,稱為『主幹』,若此樹狀圖滿足所有的leaf皆與主幹上的點相連,則特別將此樹狀圖稱為『毛毛蟲圖(caterpillar)』。本文的研究是對於有n個頂點,k個leaf的毛毛蟲圖,在不同構的情況下,探討各類毛毛蟲圖的結構變化、對偶關係,在數量上建立遞迴關係、探討組合意義以及相關的應用。