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第三名

研究微生物生態瓶-探討應用資料科學聽聲、視影

本研究透過搜尋資料,探討原理後以Winogradsky column裝置在地採集不同水源與泥漿,依據能量來源(光與養分)各呈現出不同的菌落分層;以PH值感測發現水質皆有由鹼性趨近中性的趨勢;以光學顯微鏡觀察發現了草履蟲的接合生殖現象並歸納出細菌的三種運動型態,觀察影像經分析生命科學軟體Trackmate程式定性與定量分析,使資訊視覺化除了可視化微生物的數量,也能看到分布以及聚落。 將追蹤軌跡移動距離座標數據,應用美國以資訊工程聞名的喬治亞理工學院開放軟體,透過智慧演算法感測微生物數據使資訊聲音化藉以輔助視力受損的人;本研究與4月18日PHYS.ORG科學網站荷蘭Delft University of Technology理工學院發布研究細菌游動的運動軌跡,所產生的音樂聲波似度極高,證實了本研究的創新應用價值。

偷電不著蝕把鋁?海洋環境因子與防腐

臺灣海洋環境因子與腐蝕速率相關重要性依序應為流速、鹽度、溫度、溶氧量及酸鹼值。流速以台中港數值較大且變動大;溶氧量以基隆港溶氧最低,其餘四港口溶氧量在水深6m內為正常值;海水溫度以高雄港均溫為最高與其緯度位置有關;海水之pH值與腐蝕速率較無關係;海水鹽度以花蓮港變動較大,其它港口變化約為21~32 0/00。金屬腐蝕速率以碳鋼最快且大於銅、鋅、鋁,碳鋼腐蝕速率應為台中港、基隆港>花蓮港、高雄港>金門港。海洋環境的防腐蝕法可利用太陽能板之陰極保護法及考量天候狀況與加裝合適電子元件之線路設計來得到一合適電流不致使造成電解水而生成O2。抗腐蝕實驗中其電解質溶液顏色變化及沉澱物一併考量可為腐蝕速率之另一種新型測量方式。

三菱六計,同心「和」力

在小正三角形拼成的三角形和菱形棋盤中填入數字,使得棋盤邊長-1的三個(三角形)或四個(菱形)角落區塊總和皆相同。隨著棋盤邊長增加、填入數字越多、角落重疊部分擴大,使用了順時針接力和順逆迴轉等方式,有規律的填入數字。研究內容包括: 1.找出重疊區的圖形與小三角形的數量,並觀察圖形與小三角形增加的規律。 2.在求角落總和最大值和最小值的目標之下,如何有規律的填入數字。 3.推論角落總和最大值和最小值的公式。 接著用小正三角形設計出六邊形棋盤,依循之前的實驗過程,修正六邊形棋盤會遇到的困難,發展出星星對稱、右逆跳格和對角跳格等方法,雖然過程複雜,但都能夠找到共通性,也有了肯定的結論。

萬丹火山泥取代氧化鐵在釉藥上的研究與應用

不定時噴發的火山泥是屏東萬丹知名地景,但對於農民來說,這些在他們土地上所噴發出來的火山泥卻是影響作物收成跟汙染環境的一大問題。大量泥漿很難清理,只能做為廢棄物被清理堆積。自然界的土壤中富含各種金屬氧化物,本篇研究推測萬丹的火山泥中含有較多鐵的成分,透過將萬丹火山泥的粉末溶入釉中做為發色劑的實驗,以窯燒後的成色與參考資料做比較,來驗證這樣的想法。實驗的結果顯示「以火山泥做為發色劑」的釉藥會產生與「以氧化鐵為發色劑」相似的青瓷效果。所以得知火山泥是能夠取代氧化鐵做為發色劑使用,而不只做為廢棄物堆積的。

雙珠連動轉珠還-探討雙珠系統的運動過程

本實驗目的在探討雙珠系統轉動情形,我們以高速攝影機,Tracker分析軟體探討彈力串珠繩長度、彈力串珠繩數目、彈力串珠繩轉動圈數、鐵珠質量、雙鐵珠不同質量、接觸面材質等不同變因下,其開闔週期、轉動圈數、最大半徑及轉動週期間的相關性,並進一步找出雙珠系統運動原理。 由實驗結果可發現,不論是從哪一項變因探討,雙珠系統過程皆符合彈力串珠繩與鐵珠間位能與動能轉換原理。因過程中摩擦力持續作用下,轉動過程中系統總能量也會隨時間而減少。

光學式震動裝置

本研究開發的多軸向光學式震動測量裝置,結合物聯網技術達到監測震動訊號並即時警示的目的,首先確認慣性單擺的光柵繞射光學特性能有效測量出震動訊號,並可在連續震動狀態下,有效且持續記錄震動訊號。其次在震動訊號分析上,以OBSPY程式輸出訊號頻譜圖,並自行開發的Python程式利用增加執行緒的模式,提升影像紀錄取樣率達到符合資料分析所需之奈奎斯特頻率(Nyquist frequency)條件,並進行運算與濾波將數據有效運用。更透過3D列印技術製作出可記錄平面震動與垂直震動訊號的微小化多軸測量裝置,將監測與紀錄震動訊號之數據,透過物聯網傳輸,儲存於雲端資料庫內,同時可即時偵測震動訊號是否超過警示數值,並透過line notify將警示訊息發送出去,達到即時監測與警報的目的。

紋蜂不動-紅腳細腰蜂飛翔懸停能力探究

本研究透過形態、野外觀察及室內實驗等方式,探討紅腳細腰蜂的翅膀構造與飛翔懸停之間的關係。研究發現紅腳細腰蜂共12段體節。前後翅從第2胸節長出。翅脈各由14及8塊三角、四邊及圓形的翅區構成。野外飛行可歸納為「抬身展翅」、「離地彈飛」、「飛行懸停」及「落地降落」四階段。飛行懸停時,翅膀夾角介於135-180度之間。會使用口器及六足叼抓物體,進行負重飛行。 實驗研究發現,當前後翅張開到180度時,翅膀與空氣接觸面積最大,其抬升的高度、速度以及下降速度等表現最佳。據此推論紅腳細腰蜂飛行時,會藉由擺動翅膀角度來控制翅膀與空氣接觸面積,達成懸停之目的。翅脈紋路會影響翅膀抬升高度、速度及下降速度,有紋路的翅膀有較佳的懸停表現。

有沒有「氰」–利用螢光感測器分析水中氰離子

本研究在尋找適合的有機化合物作為發光的材料,探討以「對二苯氨基苯乙烯丙二氰((E)-2-(4- (diphenylamino)styryl)malononitrile),DPSMN」製成特定濃度之有機化合物溶液,以此溶液和含有氰離子之溶液在常溫下進行化學反應,其反應前和反應後的化合物經過某種特定波長的入射光(紫外光)照射後發出不同可見光波長的螢光,利用此螢光分析水溶液中的氰離子含量。

具備感測器融合之智慧義肢

中華民國在110年3月的統計數據,神經、肌肉、骨骼之移動相關構造及其功能具有障礙之人口共計35.2萬人,他們都可能有需要義肢的需求。傳統的義肢通常具有外觀、方便性、適應性等的問題,使用上也相對吃力且僅能完成一些基本的肢體動作。在我們的研究中,針對了幾點進行設計:具有革命性的義肢功能、方便且易於使用的介面、輕量且美觀的3D列印義肢。 此研究以「上肢義肢」為出發點,做出讓殘疾人士在使用上,更有自主意識操作的智慧義肢。使用者可以在手機藍牙端收到「手指馬達訊號」、「壓力訊號」與「肌電訊號」等資訊,透過以上這些數據,使用者將可以更明確地感受到義肢就像是自己身體的一部分,讓義肢更具人性化與智慧化。

「圓圓」不絕─三角形內相切多等圓之探討

本研究旨在探討「直角三角形內部」、「等腰三角形內部」及「任意三角形角平分線上」的相切多等圓之不同排列情形,並找到多等圓的圓半徑公式。而在等腰三角形中,我們找出半徑與邊長、角度的關係後,接著探討該多等圓排列的最大半徑,進而探討內切多等圓在不同排列下產生最大圓半徑時,最適三角形的邊比為何,以及最適三角形頂角會滿足何種關係。最後將等腰三角形內的不同排列之半徑互相比較大小。