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第二名

箇中「橋」楚—研究不同演算法對數橋遊戲的差異性

本研究提出有關數橋謎題遊戲的程式實作辦法,我們已知數橋被證明是個NP-complete問題。我們研製出了數種解題條件與窮舉策略在演算法上的實現,並且比較了這幾種解決辦法的相對效率,再者也提出了數個NP問題的解決策略。本研究發現在進行窮舉的時候以取最小頂點值期望效率最高(表示該程式能有相對多,相對快的執行結果)。

波妞的熱管-氣泡週期性生滅運動的探討

我們經過一系列的實驗,確認鎳鉻絲經由玻璃管壁、水將熱沿徑向傳導給氣泡吸收,類似池沸騰作用,大氣泡會因熱傳導效果差而截斷傳熱,降低吸熱效果;同時因氣泡往下方冷水庫延展擴張,除了經由冷管壁傳導、冷水對流置換來散熱外,膨脹變大的氣泡也因表面積的增加而加大了輻射散熱作用。因此,要使波妞的熱管形成大氣泡,且能穩定持續地週期性生滅,需要使其儲熱與放熱速率達到一個動態的平衡,故我們僅能在特定的實驗條件下看到這個現象。此外,在進一步的實驗中,我們將波妞熱管設置了上、下兩個加熱區,意外看到了大氣泡的耦合作用,十分地有趣,也應用作為我們突破管徑過大實驗限制的方法。

廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之研究

本研究旨在探討廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之可行性及最佳發酵條件。結果指出石柿(Diospyros kaki cv. Stone)與汙泥分別預加熱後依1:2比例混合,加入改良培養基,調整pH值為8並於環境溫度35°C下發酵為最佳條件。修正岡珀茲方程式擬合結果指出每公克柿皮可產生24.32毫升氫氣(R2=0.9990)。此外,等比例放大之發酵規模倍率與產氫能力呈正相關,若以足量柿皮發酵量產氫氣,可以相近效率大規模產生氫氣。本研究亦根據全臺每年廢棄柿皮量推估氫氣產量,並探討計算成本的方法,結果皆顯示廢棄柿皮發酵產氫具一定可行性。此方法可有效轉換大量廢棄柿皮為再生能源,具高度發展潛力。

金屬防鏽探究

「鏽」是金屬表面因氧化而產生的氧化物或是氫氧化物 是一種氧化反應的產物,金屬的氧化生鏽,在有氧及潮溼的環境中,最容易發生,如果有酸性物質存在,則會加速生鏽,影響金屬生鏽的原因包括金屬材質種類活性大小、氧氣供應、水氣濕度、溫度、金屬浸泡溶液酸鹼性、材質變形處理等因素有關。 本活動探討影響金屬生鏽的因素:金屬材質種類、氧氣、水分、溫度、溶液酸鹼性、金屬形狀、覆蓋物等,我們以簡易材料設計實驗探討金屬生鏽的因素,同時探討防鏽的方法 。

重建教室的半壁江山─磁性漆的應用特性與環保自製技術探究

本研究源於改造教室牆壁汙損問題,因而發展出對磁性漆產品的性質與應用技術探究,並進一步運用廢棄暖暖包粉末的磁感性進行環保自製技術與效能探究。研究中以自製塗漆裝置和磁吸力測試裝置來瞭解磁性漆效能。 結果發現:磁性漆不具磁性,而是運用其磁感性和磁鐵產生磁吸效果,成份極可能是400系列不鏽鋼,並以塗在粗糙材質有較佳附著性也可透過增加塗漆厚度、選用磁極面積大的磁鐵來增加磁吸力。用畢後的暖暖包鏽粉內仍包覆具磁感性的鐵,且磁感性隨時間漸減,若用磁漆粉三倍的暖包粉量混合乳膠漆,磁吸效果和市售磁性漆相近。最後,根據研究啟發實際改造教室牆壁和製作益智桌遊,創造嶄新的教室學習空間,並發現其作為磁力線觀察教具的優勢。

二硫化合物交聯核酸在癌症藥物的應用

化療為癌症主要的治療方式,對正常細胞常造成副作用。為了讓化療藥對癌細胞具選擇性,利用希夫反應的原理,將核酸的醛基和二硫化物的一級胺形成共價鍵結,來設計本實驗。先用鹽酸讓核酸露出醛基,再和二硫化物的一級胺進行交聯。因為癌症細胞內的穀胱甘肽量高於正常細胞,可催化二硫化物的雙硫鍵,使其斷鍵,而釋放出裡面包覆的化療藥。搭配乳化反應,藥物載體在電子顯微鏡下為球型,粒徑是 55.89~115.7奈米,界面電位呈現負電。隨著 pH 值 3 往 10 變化,粒徑有變小和電位變更負的趨勢。載體在與兩種正常細胞共同培養後,呈現高存活率,顯示對生物體無毒。在模擬癌症的微酸環境中,二硫化物載體,相較於對照組,可釋放較多的化療藥。

魚道魚到--魚道對大屯溪水生動物變動探究

本研究進行鄉野調查,以簡易水質測檢儀檢測水質,改良蝦籠、手撈網、攔截網、誘餌、拍照觀察進行水生動物分布調查,並設置自製改良舟通魚道進行研究。依據鄉野調查結果,大屯溪水質變差,魚蝦數量減少;水質檢測結果,大屯溪流域在大屯橋以下呈輕度汙染,其他區域則無汙染;大屯溪共設置16處高度100~450cm的攔水壩,其中有12處設有魚道。依據水土保持設施常見通道分類有8種魚道,設置魚道可降低洄游障礙,部分攔水壩落差太高,未設置魚道,形成水生動物洄游斷點,尤其第4攔水壩以下與以上區域,魚種減少6種、總數減少75%、生物多樣性降低0.42、豐富度降低1.38;設置自製改良舟通式魚道發現,短時間上下游水生動物變化不大,因此須長時間設置。

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。

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。

「濃」情「雨」意_ 濃積雲與大埔里地區午後雷陣雨之探討

我們依雨量多寡將大埔里地區午後雷陣雨分作Ⅰ型(達大雨標準)、Ⅱ型(10mm<雨量<大雨)、Ⅲ型雨量<10mm),研究成果如下:(1)導致三種降雨類型的熱對流形態並不相同。(2)因風場的不同熱對流可能發生滯留或「堆疊」現象。(3)若濃積雲穩定快速發展,則午後雷陣雨會來得比較早。(4)可由氣溫的反轉(下降)點來判斷厚濃積雲發展情況。(5)降雨前氣溫愈高且維持愈久,愈可能帶來較大的雨勢。(6)濃積雲-RVD或強熱對流的包夾作用預測下雨的成效非常好。(7)可藉由觀察第三象限濃積雲-RVD發展情況來判斷埔里是否會發生午後雷陣雨。(8)可由淺山帶熱對流「集-水黃金三角」來預估核心區是否會發生劇烈降雨。