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第三名

肥皂水處理大作戰~為防疫與水循環永續盡份心力

臺灣在2021年受到缺水與疫情的影響,本團隊以DFC學習法來釐清相關問題,將「防疫勤洗手產生的肥皂水經處理後,供植物灌溉使用」作為研究構想。根據國小課程「水污染與防治」、參訪污水處理廠和相關文獻,得知「活性污泥法」常應用於處理生活污水。故決定以活性污泥法的原理自製處理器來處理肥皂水,本研究的前導實驗在培養污泥及篩選試驗用肥皂水,而主題實驗的變因有肥皂水濃度、肥皂水添加活性污泥混合液的比例及曝氣時間,經研究得知合適的處理條件為肥皂水濃度 2.5 %(含)以下,肥皂水與活性污泥混合液的比例為1:30 ~ 1:10 ,且曝氣至少1 h,經綠豆發芽驗證得知再生水優於自來水。期望透過本研究的自製肥皂水處理器為防疫與水循環永續盡份心力。

尋找木瓜病原菌的天然抑菌劑與抑菌機制

我們在潰爛的木瓜中純化出Lasiodiplodia theobromae與Neofusicoccum parvum兩種真菌,會使木瓜組織產生軟腐之現象,容易造成水果採收及運送時的大量損失。研究結果顯示,兩菌亦會感染其他植物,但部分具濃烈氣味的植物有較高的耐受性且薰衣草氣味可使該二菌種的菌絲與黑色素含量下降,藉以降低致病力。其中,薰衣草氣味中的芳樟醇是抑菌的關鍵成分。此外我們發現無光環境會誘導病原菌的黑色素累積並提升其致病力。綜上所述,未來在木瓜運送與保存上若能透過照光並配合薰蒸微量薰衣 草精油或芳樟醇氣味,應可有效降低病原菌感染機率,以此減少農損。

知否?「茶」應是綠肥紅瘦 ― 探討不同環境條件下三種脂肪酶之活性

本研究欲找出可抑制脂肪酶活性之因子,故從110年10月展開實驗,將胰脂肪酶、小麥脂肪酶、念珠菌脂肪酶置入不同市售瓶裝茶、一系列咖啡因濃度環境中,以探討市售瓶裝茶、咖啡因及兒茶素對三種不同酶活性之影響。另外將胰脂肪酶置入以不同沖泡手法之綠茶溶液中,操作變因分別有不同沖泡溫度、茶葉浸泡時間、冷藏保存的時間,用以探討胰脂肪酶於不同環境中之活性大小。研究結果顯示,對於胰脂肪酶,兒茶素跟咖啡因均會抑制其活性,其中以咖啡因影響較為顯著。手沖綠茶之沖泡溫度及時間都會影響其活性,關鍵在於茶液中兒茶素含量;對於小麥脂肪酶,咖啡因可以抑制其活性;對於念珠菌脂肪酶,市售瓶裝茶可以抑制其活性,但並無法歸因於咖啡因及兒茶素。

康達效應快現身〜我「照」你!

本研究以紋影攝影裝置為實驗工具,拍攝氣流流經物體時其軌跡變化,過程中我們清晰的看見康達效應,證明氣流流經曲面時會改變原行進方向。且發現風源須與圓柱體維持適當距離,方可產生最明顯的康達效應。此外,當氣流流經柱體,其側面夾角小於120°時,所產生的康達效應最不明顯;夾角大於135°時較明顯;流經圓柱體時最明顯,其中當底部直徑大小與氣流範圍相當,康達效應尤其顯著。另外,氣流流經適當曲率的水滴形物體,可順流通過之;而流經不適當曲率的水滴形物體則會產生紊流,不過利用導流板便可改善此問題。最後,我們運用本研究結果,在冷氣機出風口設計了S型曲面導流板,優化氣流流動方式,達到較佳冷房效果。

染出奇蹟-自製奈米銀提升DSSC效率

有關於染料敏化太陽能電池(DSSC)的優化。首先使用平整的刮刀器均勻地塗抹400um的石墨膠在DSSC的電極上可以提高導電性。而0.5M的I-/IO3-電解液可以獲得最佳的填充因子和高轉換率。染料方面混合梔子紫、梔子綠和梔子藍色素可以增加吸收可見光波段並提高吸收度。ITO導電玻璃的耐受溫度約為300℃左右,超過此溫度電阻逐漸增加。負極之奈米粒子所製備之TiO2薄膜的最佳厚度為5-10um,且30nm的粒徑比25nm和常規粒徑表現較好。使用Ti(Cl)4乙醇溶液進行電解沉積時,最佳的電解沉積電位在-1.025~-1.1V區間內且其DSSC的轉換率可達0.5%。加入奈米銀到DSSC的染料中可以有效提高吸收度,比例為奈米銀:混合染料=1:30時可以有效提高DSSC的效能。

風砂共舞

本研究的研究目的在探討影響沙灘上風成「砂波紋」外形的變因。除了實地到高雄旗津海岸公園以及西子灣沙灘上進行觀察測量外,我們也在實驗室中利用自行組裝的實驗器材進行各項變因的研究。研究結果發現,以中、細砂做出厚度至少2公分的砂堆、用7.5m/s ~ 8.0m/s之間的風速吹襲砂堆約15分鐘,即可製造出排列整齊、紋路明顯的砂波紋。研究結果也發現風速、砂堆厚度和沉積物顆粒大小都對砂波紋外形有明顯的影響:(1)風速愈小,砂波紋會愈平直,波長也較小;(2)砂堆厚度愈厚,形成的砂波紋波長較長;(3)中細砂和泥土等級的沉積物顆粒才能形成砂波紋,顆粒大的粗砂很難形成砂波紋;(4)當風速相對於沉積物顆粒極小時,有機會形成較不明顯的縱向砂波紋。

二維材料/有機半導體複合材料高靈敏有毒氣體偵測

空氣,含有許多有害物質,像是懸浮微粒、二氧化碳、含氮化物等,當我們深入探討空氣汙染的相關資訊,就了解到二氧化氮正是空氣汙染中最危險的氣體,更是造成許多疾病的原因之一。因此,我們決定製作以偵測二氧化氮為主的感測器。經由文獻探討,使用MOS2/PPy複合材料製作空氣感測器,先以水熱法製作二硫化鉬,再以化學沈澱法將PPy結合成感測器。在SEM及XPS材料特性分析中證實MoS2/PPy異質結構有效合成,然後利用此感測器對二氧化氮吸附與脫附的時間及感測器響應值,了解其效能;最後,探討二氧化氮吸附機制,了解感測器偵測原理。我們希望藉由此研究,提高感測器靈敏度,進而加以改善,越靈敏的感測器則越能及時探測有毒氣體,將有效爭取時間做好危機處理。

詐欺遊戲之少數決

「少數決勝淘汰遊戲」就是每位玩家開始時付出1單位的代價,並針對N個玩家(劇中為22個)連續對一些二選一的選項投票,由少數一方獲勝,獲勝者始得進入下一輪的投票,直到剩下一位或兩位玩家為止,若只剩下一位,則由該玩家獲得最後的N單位獎金,若剩兩位,則由兩位玩家平分最後的N單位獎金,但所有人需償還原來遊戲開始時所付出1單位的代價。而日劇「詐欺遊戲」的主角提出「遊戲中結盟共M個玩家(劇中為8個)即能保證必勝」的方法。本研究打算藉由歸納法來探討在N個玩家下保證我方至少一人獲得最後勝利的結盟人數M並平分獲利,同時研究遊戲中的最高獲利、最低獲利與可以得到獲利的期望值為何?最後我巧妙的利用二進位來解決問題。

蠹絕引酒—探討自製誘引劑對咖啡果小蠹的誘引情形

近來咖啡樹種植面積擴大,使得以咖啡豆維生的咖啡果小蠹迅速擴散,此蟲幾乎在咖啡豆中完成生命史,因此防治不易。閱讀文獻發現此蟲容易受甲醇乙醇氣味引誘,我們自製誘引瓶及研發酒麴菌液+甲醇乙醇的方式進行實驗。結果發現:1..紅色誘引瓶抓到較多咖啡果小蠹,推論此蟲易受紅色(波長620–750 nm)吸引;2.相同成分發酵液體添加3:1甲醇乙醇混合後的誘引劑有較佳的誘引效果;3.比較酒麴菌在不同液體發酵效果,發現糖水酒麴菌+3:1甲醇乙醇>咖啡豆液酒麴菌+3:1甲醇乙醇>單純甲醇乙醇(3:1);4.同一成分的誘引劑在海拔較低時誘引效果較佳;5.酒麴菌誘引劑會隨著溫度升高而逐漸提升誘引效果。未來可搭配農改場誘引劑使用,提升咖啡果小蠹的防治。

輪椅改造,提高『便』利性

近年少子化使老年人口比例快速上升,政府對老年及失能人士的照護也愈發重視,而在輔助失能人士的輔具中,輪椅及便椅是日常生活不可或缺的存在,對行動不便的使用者而言,在輪椅與便椅兩者間的移動可能增加跌倒的風險,若能將輪椅與便椅結合,將大為降低移動的風險。本研究透過生活科技及資訊科技所學,設計將兩項輔具結合為主要目標,並試圖解決兩大問題:第一,輪椅如何提供座位中空來進行如廁,而中空的部分沒有支撐要如何來改善;第二,長期仰賴輪椅者臀部所產生的壓迫性壓瘡如何來防治。本研究將針對上述兩大問題,就現有照護文獻與輔具發明,進行探討、發想、實作與改良,期望打造一台能降低跌倒風險與壓瘡發生等多功能的『方便椅』。