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第三名

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』。

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。

抗氧化萬歲!為您沖杯高「酚」好茶!

本研究探討不同沖泡條件對茶飲品抗氧化能力與茶多酚含量的影響,旨在找出最佳沖泡方式,並分析不同添加物對茶湯的影響並藉由碘滴定法推測抗氧化能力,了解茶多酚含量。實驗變因包含浸泡時間、加熱方式、茶葉顆粒大小,與糖、鹽、乳製品等不同添加物的影響。透過測量自製茶湯的值與抗氧化能力,探討如何沖泡出高「酚」好茶。 研究結果顯示,適當延長加熱與浸泡時間能提高茶多酚釋放,但超過一定時間也不會增加茶多酚,抗氧化能力反而下降。茶葉磨碎後沖泡可增加茶多酚,酸性環境對抗氧化能力影響不大;加入乳製品則會顯著降低其含量,尤其以奶精影響最鉅。本研究之科學依據,可幫助消費者選擇更健康的茶飲沖泡方式,並推廣茶飲的抗氧化價值。

一兼二顧~摸蛤蜊兼洗褲之太陽能強效裝置

太陽能是永續乾淨的能源,但由於太陽能光電板的溫度每上升1℃會使發電功率下降約0.35~0.5%。在台灣夏天高溫炎熱,導致發電功率下降許多。我們開發了一組太陽能板散熱系統,透過適當的管路設計導引冷水,不僅有效地降低太陽能板的溫度,避免其光電轉換效率下降,更同時得到溫熱的用水。 經由本研究使用小型的太陽能板搭配金屬管製作散熱模組來評估,若以0.1L/min的流速,可將流過的水至少升溫10℃,若能放大到20 坪屋頂所能安裝的太陽能板面積,可產生約3528公升、40℃的溫熱水,足以提供標準家庭一日之用水,並且由實驗證明本研究設計的散熱模組,可實際將太陽能板進行降溫,改善輸出發電功率的下降百分比達20%。

管道狀態對於地熱發電效率的影響

本研究是在參訪臺東金崙地熱發電廠時,了解到在抽取與回灌的過程中,地熱管路的安裝的狀態與管內的氣泡會影響馬達抽水的效率,如果可以瞭解相關變因的影響,便可以排除不利的因素,增加發電的總效率、降低成本。我們以此作為研究主題,探討地熱管路轉彎的次數、氣泡、水面高度差對於總效率的影響。研究結果發現:在馬達之前注入氣泡流量雖然不多,但對水流量有很大的影響,如果要增加地熱發電的總效率,建議抽水馬達可以設置在抽水井較深處的地方,壓力大,溶解較佳,比較不會有氣泡產生。

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。

「膜」力淨水---探討包蚵殼粉的晶球化膠膜在清除磷酸鹽的研究

本研究探討利用含蚵殼粉的海藻酸鈣晶球去除水中磷酸鹽的可行性。我們設計正向與反向晶球,加入不同重量蚵殼粉,觀察其對磷酸根的去除效果。實驗使用RGB比色法建立檢量線判讀磷酸鹽濃度,自製Arduino微型電導度計,追蹤即時離子變化,數據與EDTA滴定一致。反向晶球(4克蚵殼粉)於50分鐘內達80.8%去除率,優於其他組。Ca²⁺濃度變化為磷酸鹽反應指標,呈先降後升趨勢,初期與磷酸根結合沉澱,後期因磷酸根減少而釋放量累積。推估晶球在1至12小時期間可去除約0.007 mmol/L磷酸根,具後續吸附潛力。另外,透過煅燒法與CO₂排水集氣法反推分析蚵殼粉中CaCO₃純度,約為81.8%。證實晶球具化學沉澱與物理滲透雙重機制,具水質淨化與教學應用價值。

「植」彩堆「蝶」,紙色迷人

本研究探討將蔬果粉調製成染劑,染印到紙張中,製成蔬果畫紙,使其變成趣味科學玩具,透過玩中學的方式,提升同學們的學習動力。 為了將顏色科學化的呈現,特別研製一套色彩鑑定方式進行後續實驗。對於要染印的紙張選擇,從吸水效果、暈開程度、烘乾後捲曲度、著色效果、顯色效果,以及保色效果等面向,綜合評估後紙張選用最符合條件的達文西設計紙。 最後染劑的調製,以濃度、浸泡時間、保色、複合蔬果配方等進行探究下,發現染劑以蝶豆花粉為基底,混合薑黃粉、甜菜根粉、藍莓粉與桑葚粉,配置成濃度2%,並加入濃度5%鹽水強化保色效果與濃度3%維他命C水強化色彩飽和度,浸泡1小時再低溫烘乾,可產生最多種的顏色變化。

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。

構造、力學與能耗比較淡水螺的仰泳機制

我們發現扁捲總科的囊螺(Physella acuta)與椎實螺科的台灣椎實螺 (Lymnaea swinhoei)親緣關係稍遠,但卻擁有相似的外型並具有奇特仰泳動作,推測兩者應適應相似環境而演化出相似構造與行為模式。研究顯示,囊螺比起台灣椎實螺擁有較佳的翻身仰泳能力,其螺殼質量不均的特性使其產生比椎實螺大1.7倍的力矩助其翻身仰泳,另外囊螺氣囊有著比椎實螺更大的儲質比助其浮沉調節。漂浮方面,囊螺腹部一半浮於水面所產生的表面張力即可支撐其漂浮,而椎實螺的漂浮仍需氣囊協助,無法單靠表面張力。能量耗損上,仰泳比水中爬行擁有近百倍的節能效益,使兩種螺類皆願意承擔被掠食者發現的風險執行仰泳。未來期待以仿生概念將仰泳的運動模式延伸結合,打造出更節能省電的水中移動設施。