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佳作

多功能電力壺~自製環保電池之研究

本研究利用銅鋅導電原理,探討水果汁或泥、酸鹼值等,影響導電的情形。而後測試家中常見水溶液,發現小蘇打水導電效果最好;接著更換金屬配對,從21種組合,找出鋅和不銹鋼的導電效果最好。 發現最佳的組合後,我打算以鋅和不銹鋼做為實驗材料。歷經五代的改良,以金屬串聯方式,克服電壓不足;以USB插頭及充電電池,達到充電效果;以鋅條纏繞不銹鋼筷的方式,結合環保與便利,設計出多功能電力壺。 我的多功能電力壺,只要調好鹽水倒入杯中,交叉放置不銹鋼筷和鋅條,接上USB插頭或是充電電池,就可以充電了。實測結果發現,多功能電力壺不但能讓蜂鳴器發聲,做為緊急求救所用;更厲害的是,能成功將手機充電,讓我覺得好有成就感!

翻轉正n邊形邊上點的猜想

本研究先在正n邊形邊上取任意點P、Q,將Q以P為中心旋轉正n 邊形內角度數θ得到Q’,P、Q進行移動,觀察Q’變化的關係與規律性;接續,將P、Q放在「複合正n邊形」進行探討。發現: 在某一範圍時,P、Q在正n邊形上移動時會形成特殊軌跡中空圖形,邊數分別為n與2n等兩類之多邊形,其邊長比一般化公式為l_1+l_2及l_1 、l_2;還有許多有趣的關係,像:1.軌跡圖形內角公式;2.當Q在頂點A上,移動P點,形成Q’之軌跡在「正n邊形外角平分線」上;3.Q在任意點上,則Q’之軌跡與對角線¯BD平行且等長…等,並證明之。 最後推出軌跡圖形參數式為 {xQ'=xP+rcos(θ水平夾角-θ) yQ'=yP+rsin(θ水平夾角-θ),其中tanθ水平夾角=(yQ-yP)/(xQ-xP ),r=√((yQ-yP)2+(xQ-xP)2),P(xP,yP )、Q(xQ,yQ )之通式詳見作品,結果可應用在掃地機器人及防盜系統上。

胃癌血紅的試驗--利用巨量資料庫建立胃癌檢測基因組

本實驗旨在尋找有潛力作為提高早期胃癌發現率的生物標誌物,得以應用在臨床上。 首先,從NCBI下載資料,透過R studio分析胃癌細胞與癌細胞周邊非癌症細胞的基因表現量,篩選出胃癌細胞表現量與非癌症細胞表現量比值較高且其所製造的蛋白質為分泌型的基因,最終得出10個。 接著從cBioPortal網站下載基因的mRNA表現量與病患存活月數資料,分析病人存活率及無病存活率與基因表現量的關係,得出FN1及CST1的P value比其他基因來的低,且基因表現量與病人存活率呈現負相關。 後續進行細胞實驗,使用qPCR,驗證10個基因在胃腺癌細胞(AGS)及侵襲能力較強的胃腺癌細胞(AGS-1)間表現量的差異,結果發現在MUC13、MGP、PI3、SFRP4及CST1,在AGS-1的表現量較AGS高,尤其MUC13、MGP及PI3表現量差異特別顯著。

淹淹「易」息─探討植物在淹水逆境下的生存機制

氣候變遷造成日漸頻繁的區域性水災,使植物生態遭受衝擊,從種子及幼苗在淹水下的發芽及生長狀況,得以探討植物對抗淹水逆境之策略,以供未來災害防治策略參考。而十字花科與菊科植物實驗中,我們發現不發芽為種子抗淹水逆境之共同策略,但氧化壓力則促使淹水下的種子發芽,而增加葡萄糖卻反之。除此之外,從不死鳥的觀察,我們發現淹水會導致幼苗抽長,且黑暗及紅光照射下更為明顯。十字花科氣孔在淹水下會關閉但菊科則否。而分子層面,鈣離子會調控淹水植物的發芽、氣孔開閉及莖節抽長,且過氧化物及葡萄糖亦參與其中。這些新發現值得後續深入探討。

一機在手、任意遊走~雲端NFC鎖

市面上的智慧手機,不管是 Android 或 iOS系統,愈來愈多支援讀取 NFC 標籤功能,已提供現代生活廣泛與便利的應用。本研究即以NFC技術出發,探討結合物聯網(IoT)與手機的應用,成功完成雲端智慧門鎖產品。研究的成果有:(1)透過LinkIt 7697的Wi-Fi 無線網路功能,可雲端記錄、管理、通知與開關門鎖;(2)可利用網頁、手機及NFC感應器等多種方式操作;(3)透過 LinkIt Smart 7688 控制版, 抓取Webcam影像,可遠端監看門鎖開關動作;(4)門鎖開關有異常情況時,可發出類似汽車警報器的警告效果;(5) 運用3D列印機提高產品製作效率,產品可快速組合且具美觀效果,適合應用於家庭或學校教室等場地。

葉葉生歌

大自然的一片葉子,如何吹奏出一首首動人的歌曲,經過我們的研究發現,「葉笛」是因葉片受到氣流吹拂,而振動發出聲音。若想吹出較高的音高,則葉片的受風寬度要窄、葉緣曲率半徑要大、受風長度要短、吹氣角度要小、葉片要柔軟等條件;若想吹出較低的音高,則葉片的受風寬度要寬、葉緣曲率半徑要小、受風長度要長、吹氣角度要大、葉片要厚實等條件。而想要利用葉子吹出動人的樂曲,葉子必須是容易吹奏且容易控制音高,因此葉子的葉緣曲率半徑、葉片的彈性、音域都必須適中,葉緣形狀也以平整較佳。只要選對葉子,知道吹奏的技巧,再加上「一直吹」的不斷練習,人人都有機會成為葉笛達人的。

「石」來運轉,神奇「墨」測-利用廢乾電池製成石墨烯口罩及其PM2.5、甲醛去除效率探討與應用

本研究利用廢乾電池中碳棒製成石墨烯,並探討去除PM2.5及甲醛最佳條件,最後成功應用於生活中製成多效合一的口罩。研究發現:①電壓愈高石墨烯生成量愈高、粒徑大小與工作電壓呈負相關、1.5M 硫酸為最佳電解液②石墨烯、氧化石墨烯去除粒狀汙染物PM2.5及PM10效應均優於活性碳,可取代傳統吸附劑③擴散吸附實驗中氧化石墨烯對甲醛去除率83.89% ④石墨烯:氧化石墨烯=1.5:1為最佳混合比例⑤呼吸箱模擬測試石墨烯-氧化石墨烯口罩濾片對PM2.5去除率,91.32%;甲醛去除率,92.06%效果良好⑥自製口罩滙集環保、健康、效能於一身。展望未來:為了永續生存,石墨烯口罩濾片及口罩應繼續開發研究,讓它能推廣使用,使台灣以環保著稱,成為名符其實的福爾摩沙,讓民眾更健康。

n進位制反向倍數知多少?!

本文透過代數方法先討論驗證10進位制反向倍數的性質,進而用其探討方式推廣找出3進位制、4進位制、5進位制等的反向倍數,從中歸納、假設、驗證n進位制反向倍數的性質,如n進位制二位數、三位數、四位數一般式、數種反向倍數的基本型與組合型型態、n進位制四位數反向倍數之判別法等。並推導驗證n進位制中,a倍的反向倍數四位數10C a的(n,a)遞迴關係式及與其進位值數列的函數關係。且利用本文推論定理撰寫找出n進位制m位數反向倍數演算法與程式,及找出二位數與四位數的n進位制反向倍數基本型的原型,更是此次研究結果的一大特色。

斑斑可考-環境因子對蛇目蝶眼紋發育影響之初步探討

蛇目蝶眼紋大小的生長模式十分複雜,與環境因子有很大關聯;本實驗旨在探討不同環境因子與眼紋大小、不同環境因子與白帶之間的關係,實驗結果顯示溫度為影響眼紋大小最顯著的因子。我們更進一步找出溫度影響眼紋大小的關鍵齡期。溫度與眼紋大小的關係多呈現顯著的正相關,亦即溫度越高,眼紋就越大。我們可以建立一個眼紋發育與溫度的關係模式;並且發現同一蝶種不同眼紋發育趨式並不相同;同時發現溫度對不同蝶種的影響亦不相同。

神奇的砝碼

本研究是將梅齊裏亞克的砝碼問題( The Weight Problem of Bachet de Meziriac ),由等臂天平延伸至不等臂天平。 若i、k、m與n皆為正整數。首先在等臂天平中,討論k磅砝碼摔成i塊其解是否存在?是否有唯一解?並試圖找出通解的一般式。使用列舉的試誤法,之後設計視覺直觀的數學實驗程式,找出數學式,歸納出解的一般式。發現可以使用變形三進位的方法來決定符合解的砝碼。接著將等臂天平延伸到1:n不等臂天平。在1:n不等臂天平中,先找出所有解的組合,再找出最常出現幾組的不可稱解的最大可稱磅數、規律、性質與一般式。最後希望可以利用1:n不等臂天平的不可稱一般式推廣到m:n不等臂天平中。