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第二名

過氧化鈦應用於檢量線及光觸媒之合成

安一直是當前重要課題。本研究為了偵測殘留的鹼性魚浮靈,利用檸檬酸鹽做為緩衝液,製作Ti4+-H2O2檢量線系統,除了可以用來快速定量殭屍蝦是否超標,實驗亦將其應用於鑑別本研究自製光觸媒分解魚浮靈的效能。 為了實際解決被檢驗出的殭屍蝦問題,實驗開發雙氧水共熱方法來製作二氧化鈦,以硫酸鈦作為水相鈦來源,並尋找最佳的檸檬酸添加比例來合成,實驗發現:在製程中添加檸檬酸有助於製作效能更好的光觸媒,分解水中的過氧化氫更加快速。實驗也進一步探討了過氧化氫的分解級數,實驗發現魚浮靈一旦殘留在水中,會存在較長一段時間。 實驗也測試了製作魚浮靈檢驗試紙的可行性,肉眼的偵測極限可及6ppm左右。未來可望整合這些技術,為環境盡一份心意。

開闔有度聚散離奇

在「拼組相同剪刀、剪刀組能完全開合」條件下,我們發現若4段臂兩兩等長,則能拼出直線行進剪刀組;若 軸心不在2臂中點,則能拼出弧線行進剪刀組;若4段臂不全等長,則能拼出斜線行進剪刀組。 將弧線行進剪刀組頭尾相拼,形成封閉剪刀組,當其剪刀間形的變化是三角形時,內圈會圍成正n邊形,我們能依此算出在平面中,拼成封閉剪刀組所需的剪刀數量。在彎曲臂剪刀部分,只有當彎曲臂夾角皆相等,且夾角為正n邊形一內角度數時,才能拼成封閉剪刀組,其能在平面中朝圓心、圓周作變動,但不能像直線與斜線行進剪刀組般能無限網狀拼組。 拼組、操控剪刀組能增加面積、體積或折疊縮小,將此應用在太空科技中,能節省運送太陽能板的空間。

神「漆」酷科學-不同粉末對塗料降溫效果之研究

因暖化和教室過熱問題,我們自製檢測裝置探討各種配方和變因,進行降溫塗料研究。 我們從24種粉末中實驗出6種特色粉末深入研究。其中二氧化鈦漫射紅外線佳,二氧化矽阻隔佳,蛤粉則兼具漫射和阻隔效果。我們歸納出「白度、粉末性質和顆粒堆疊」是影響塗料降溫的關鍵。當顆粒堆疊的縫隙越少(形狀相似、顆粒越小)降溫效果越佳。 但顆粒粒徑<3μm易產生團聚現象,無法均勻分布! 我們也自製碳酸鈣微球,由不同大小顆粒的混合察覺大小顆粒鑲嵌能減少縫隙、降低團聚並增加白度。更意外發現蛤粉漫射效果佳是因為具有大小顆粒鑲嵌的結構! 我們研發出四種降溫配方,加熱三分鐘能比市售隔熱漆低4.7℃,日曬保麗龍盒實驗也能低0.5℃,適合推廣應用。

滾積木遊戲之研究與推廣

在mxn大小的棋盤上,將一個sxsxt大小的長方體積木立於左下角的格子(始點),以「倒、滾、立」三種移動方式,以及「向右、向上」兩種方向移動至右上角格子(終點)。本研究的目的在找出所有的有解盤面,以及盤面有解時所有的可行路徑數。作品中我們找出了路徑數的遞迴關係式,並推導出所有可行路徑數的通式,同時求出最小移動步數與最大移動步數。

消化或循環?扁蟲往復式消化道之發現

扁形動物蚵蛭已知有捕食消化的描述,但對研究價值更高的野生扁蟲相關文獻卻極為稀少。本研究以台灣近水域常見的網平扁蟲 (Paraplanocera oligoglena) 為對象,探討其捕食與消化行為。確認網平扁蟲為廣食性礁岸海域石下多種腹足類物種掠食者,覓食分攻擊、捕食和消化三階段,且僅捕食活體,為非腐食性生物。首創活體動物消化道觀測技術,以染色手法觀察網平扁蟲高迴數分枝的消化道,發現三種類別:枝狀管、盲管與循環管。藉動態影片追蹤食物進入扁蟲消化道後的移動,發現分節運動與蠕動現象,進一步分析其收縮頻率與運動方向,觀察到未曾報導過的雙向蠕動現象,確認消化道運輸模式為非循環的往復式蠕動。期望未來持續了解更多物種的消化腔,並提供野外族群追蹤的可能性。

臺灣紅樹林與鹽沼土壤碳封存能力差異:以新竹新豐地區與臺中高美溼地為例

本研究以臺灣新竹縣的新豐紅樹林與臺中市的高美溼地,分別作為臺灣紅樹林與鹽沼的代表。經過元素分析、粒徑分析及密度分析之後,比較臺灣紅樹林與鹽沼兩個藍碳系統的碳封存能力差異及和國外相關研究間的差異性。本研究發現,採樣地距海越近,有機碳佔底土比例越高;粒徑較小的沉積物顆粒,較可能儲存更多有機碳;並藉此得出了藍碳相關研究受地理環境影響很大的結論。各採樣地樣本的活性有機碳(LOC)比例多大於難降解有機碳(ROC)比例,可能是由於臺灣的藍碳系統缺乏河川穩定供應有機物,又受到年齡與氣候條件的影響,其中儲存的ROC在總有機碳(TOC)中所占的比例不高,因此不適合長期儲存有機碳,卻很可能在幾十年內快速形成一個新的碳匯系統。

摺疊管的研究

我們將三浦摺疊運用在紙管上,發現能摺出「單位管」的條件為:8個全等平行四邊形(內角不為90度)相拼成V字形;邊長為1、內角為60度的平行四邊形拼成單位管,我們求出其最大體積約為1.5;而改變平行四邊形邊長與角度之間的關係,當單位管側面沿摺痕壓平摺疊後,能摺出3種不同樣貌。將N個相同的單位管洞連接起來,形成「N-單位管」2個相同的N-單位管共有4種拼組方式,拼組後能正面與側面壓平摺疊;我們用數個N-單位管相拼,發現能做出負重點朝上和洞朝上的負重結構,分別最少需用4個2-單位管垂直相拼和8個N-單位管水平相拼;若數個N-單位管拼組後只能側面壓平摺疊,則只需3個N-單位管水平相拼,就能做出洞朝上的負重結構。

第一電池-探討利用地衣共生真菌與藻類建構長效微生物電池之可行性

本研究旨在探討如何利用地衣共生藻類與共生真菌天然的互利性來建構長效的微生物電池,此實驗將培養出的地衣共生真菌與藻類利用海藻酸鈉(SA)進行固化,並進一步製成不須添加質子交換膜的晶球地衣電池,並觀察其發電量。經觀察,本研究之地衣電池電壓高峰為0.497V,且目前已維持運作1038小時,電壓仍有0.3 V。由上述可知,利用海藻酸鈉固化之方式能製作出穩定且高效能的地衣電池;而地衣取自於自然環境,亦不需添加質子交換膜,故對成本低廉且環境友善成本低廉,符合永續發展目標(SDGs)中的目標七:確保所有的人都可取得負擔的起、可靠、永續及現代的能源。期許未來能夠發展為具備實用性且低成本的綠色能源。

自組裝DNA探針於GNP@PANI電極以檢測miRNA

在許多疾病中,如癌症、心血管或神經疾病等檢測微核醣核酸 (microRNA,簡稱miRNA)的表現水平可作為診斷指標。現行檢測miRNA多使用qRT-PCR技術,雖然有其特異性,然而成本高、操作複雜、耗時長為其缺點。本研究開發自行設計可抓取目標股miRNA的DNA探針,藉由合成修飾技術,將此探針固定在金奈米與聚苯胺(GNP@PANI)的修飾電極上,製備出具高靈敏度與特異性的分子電極。實驗結果顯示:此自組裝的分子探針電極具有良好的線性檢量關係,偵測極限可達0.1nM;其極佳的專一性可應用於尿液樣本的檢測,且回收率高達101.7%。本研究採用電化學技術來檢測miRNA 具有成本低、操作簡便、檢測快速等特點,且裝置易於小型化,便於攜帶與使用適合於資源有限的地區 和現場檢測。

柔性光柵其光學特性與力學分析之研究

光柵作為常見的分光元件,應用於許多光學儀器中,但光柵普遍彈性較差硬度較大,使光柵應用受到了侷限,因此本研究以有著彈性佳與易形變特性的PDMS作為柔性光柵的材料,對其不同厚度與彎曲程度進行一系列的測試。為了找出厚度、彎曲曲率與繞射效果之相關性,進行了不同厚度柔性光柵之繞射點分析實驗,由實驗結果可知增加柔性光柵越厚會使其彎曲時第一亮紋改變率增加,反之。為了試驗柔性光柵受到不同施力方式其分光效果是否有所差異,故進行了拉伸與壓縮的方式形變柔性光柵,結果得知其拉伸時軌距會被拉大,壓縮時則會被擠壓變小。研究最後想了解利用PDMS複製類似光柵的結構是否也有分光效果,實驗結果發現指紋能夠分光,希望後續能將其特性實際運用。