物理與天文學

此研究期望找到穩定磁浮的方法及探討產生磁浮振盪的變因。首先利用吸附上鐵材的磁浮體，觀察其造成的磁浮減震。實驗過程藉由變動磁場，發現週期性變動的磁通量對鐵磁體的磁化及渦電流產生影響，進而改變磁振盪振幅。本實驗也利用了磁場的橫向位移帶動轉動中的磁浮體，藉此觀察磁浮體轉動對磁浮穩定的影響。研究結果得知磁場的交變頻率越大，會導致磁浮體所受斥力增加且鐵磁體形成的減振效果減緩。而磁浮體的轉速越快，周圍磁路分布越平均，越容易穩定隨載具移動。

45 度線偏振光入射銅化合物所得散射光為線偏振，銅片直立或橫置，在同一光源下，相對位置亮暗趨勢相似，故銅片上顏色變化非薄膜干涉。圓偏振光入射晶體，不同照相角度所得散射光強度、偏光軸偏轉及偏極化等變化，可推知為雙折射晶體。控溫定量供氧的均質銅化合物晶體，其散射光偏振態偏向圓偏振，因細紋、粒徑等因素，造成偏極化變化。 溫度梯度變化造成銅化合物晶體折射率及介電係數改變，為散射光強度、偏光軸偏轉及偏極化變化的主要因素，經由理論模擬更可得知散射光偏振態的細微變化；不同波長入射相同銅化合物晶體，所得偏光軸偏轉有極大差異，且變化不同波長的光強度所造成偏極化現象及晶體吸收率各有不同。 故不同波長的光進入銅化合物雙折射晶體時，因散射光強度變化、偏光軸偏轉差異、偏極化、取值角度及吸收率不同，晶體會有顏色差異及色彩變化。

阿緹米絲(月神)所代表的月球自古就是人們關心的對象，本研究的主題就是探究月球在天空複雜又多變的軌跡。一開始我們研究月亮盤，在給定農曆日期及觀察時間後，月亮盤就能知道月球大概方位，可是沒有正確的方位角及仰角。接著我們利用氣象局網站月出、月中天、月沒資料進行研究，發現月球軌跡在天空中南北方向約有27.3天的變化週期(而太陽軌跡有365.25天的週期)，太陽、月球兩者的軌跡就像在天空南北方向作簡諧運動，只是振幅和週期不同。再來我們利用天文年鑑列出的月球的位置資料，歸納出月球黃經、黃緯的計算公式，可計算出月球在天空的位置，最後我們找出用太陽、月球的黃緯、黃經相交範圍及作圖法來預測日月食的發生。

本研究藉調控電源供應器電壓至高壓模組，可輸出不同高壓電，驅動自製以銅釘與銅管構造離子推進器，產生不同大小推力。因推力極小需自製儀器測量，藉檢流計內渦形彈簧與通電後檢流計指針偏轉，製作電磁扭秤量測微小推力。發現驅動電壓(3.7~7.6kV)與離子推進力呈正相關。調整銅針與七枚銅管間距，間距小於0.80cm，尖端放電且推力略為降低，間距介於1.30cm與1.45cm時，轉變為吸力，進一步觀測單一銅管周圍流場，類似電偶極場分佈，說明離子推進器銅針與銅管間距小，視為平行板電場，而銅針與銅管間距大，可視為電偶極電場分佈。最後間距大於1.45cm時，推力驟減為零。產生離子風，通過銅管後的空氣噴流，磁力不偏向證實不具有正負電性，但未經銅管的噴流應帶有正電荷。

金屬-石墨烯材料在異相催化電極應用被蓬勃研究，製程避免石墨烯破裂或氧化也深具挑戰。高應用價值的金屬-石墨烯必要條件是具低電阻，文獻中銀奈米線和石墨烯兩者組合時，可獲得優化導電性能，並可代替昂貴易碎的銦錫-石墨烯。本研究從紙上薄層實驗，確認銅銀共接具優良催化還原能力，進而採用銅銀共接及化學氣相沉積技術發展出創新簡潔製程，成功製得奈米片狀銀-石墨烯異相材料。本研究製得的奈米片狀銀-石墨烯保有優良導電性及可調變性，而且大大增加石墨烯的抗氧化性。將銀-石墨烯異相結構做為電極以催化水電解產氫，產氫速率又高於銅銀雙金屬電極。除此之外，石墨烯也成為銅銀雙金屬的保護機制，使雙金屬不會因多次使用而被氧化，性能上更具經濟價值。片狀銀-石墨烯具透明度，將應用為可撓式透明導電膜，在穿戴式元件與綠能開發具高應用價值。 Abs

電流變液是一種由介電顆粒和絕緣液體混合而成的特殊流體，在外加電場到電流變液後，二氧化矽沿著電場排列成整齊的鏈狀結構，提升電流變液的黏度。 在這個研究中，使用添加了界面活性劑、親水二氧化矽顆粒以及矽油的電流變液作為研究對象，發現電流變液的黏度可以隨電場增加而有效地增加，且增加的效果會同時受到矽油初始黏度和是否添加界面活性劑的影響，但並非初始黏度越高效果越好，且添加界面活性劑在每一種初始黏度造成的影響也不同。 影響黏度的機制則和液體在電場下的靜態結構以及結構被破壞後的修復速度有關。比較黏度測量、散射光實驗、顯微鏡觀察等實驗結果後，推測該機制作用原理如下: 當矽油的初始黏度較小時，由於二氧化矽鍊的結構較不穩定且修復速度較快，因此主要會是修復速度在控制矽油的黏度，添加界面活性劑後，它會在親水的顆粒表面形成一層高介電常數的薄膜，提升顆粒的極化率，進而加速結構的修復、使液體的黏度增加。而當初始黏度較大時，由於修復速度較緩慢但結構相對較穩定，因此是由結構來決定矽油的黏度。

本實驗主要在研究各項因子對氫氣火箭的影響，我們查了許多影片和資料，發現許多氫氣火箭實驗都沒有記錄各項因子的數據及比較，在歷屆科展的火箭實驗中，將氫氣作為燃料的作品也寥寥無幾，所以決定嘗試這個題目作為本實驗的研究主題。 我們的研究使用電解製造氫氣與氧氣，進行燃料、造型實驗，並用電腦計算出飛行高度，希望能找出最佳飛行高度因子。我們發現各種因子的飛升高度與質量、質心、燃料與造型有很大的關聯。 希望能藉由這些實驗讓人們更認識氫氣火箭，也能藉由氫氣火箭的飛行實驗讓大家更認識、更熟悉火箭之中的科學原理，讓大家對科學更有興趣。

本研究接續前系列作品結果並聚焦於探討氣流引入的機制。由於溫度最容易測量，因此此份作品環繞於溫度變化的分析。作者首先以初步實驗測量氣流溫度變化並比較現實觀察結果印證實驗的準確性。接著，以進階實驗探討氣體在流動路徑上和在截面上的動向。在路徑上，氣體的總引入百分比(Px)隨氣流水平位移而變化，並在0~5公分符合對數關係及在5~20公分符合線性關係。此外，氣體的單位距離引入百分比(Qx)不隨水平向位移而明顯變化。另外，氣流在截面的分佈情形觀察與現實狀況相符。 最後，透過觀察不同密度氣體和分析實驗結果歸納出氣體的定量分析。而由於實驗發現當口徑為 0.4公分時，氣體釋出達18公分的過程中，初始氣團充分引入外界氣體，使得其性質相當接近周圍環境，若將此模型到用於更多口徑，可以應用於人群密集、空間有限的情形中，使人們能避免暴露於氣體可能觸及的位置，不僅可降低傳染可能性，也可使社交距離較能符合日常生活情境並增加其實用性。

核塌縮超新星(Core-Collapse Supernova，CCSN)，又名II型超新星(type II supernova)，是宇宙中最重大的爆炸現象之一，在天文物理學上有許多探索與應用。核塌縮超新星被認為源自於大質量恆星的死亡，但是目前尚不清楚大規模恆星演化及有關核塌縮超新星的物理學，為獲取有關核塌縮超新星的知識與應用，我們使用一維程式碼Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA)執行大質量的恆星演化模型。對於此次研究中我們模擬大質量恆星從零齡主星序(zero age main sequence，ZAMS)演化為核塌縮超新星，並透過考慮不同質量祖星(progenitor)上的各種爆炸能量、金屬量(metallicity)、角動量(angular momentum)展示其演化狀態，討論這些恆星演化的物理參數如何影響超新星爆炸及呈現的光變曲線。我們的模擬結果與觀測數據相當符合，可解釋其祖星的起源及物理意義。

自從2010年諾貝爾物理獎原子層石墨烯及2016年的諾貝爾物理獎拓樸學，低維度新穎電子相成為材料界的一大課題，讓諸多科學家爭先恐後進行嘗試。而其中石墨烯擁有0.2~0.3 nm的厚度，電阻率為10-6 ᘯ-cm這項驚人的發現，學者紛紛期待發現更多與石墨烯相仿的材料。因為SnSe2二硒化錫為0.9 eV的間接帶隙半導體，在地球上的產量豐富，我們對其進行了諸如半導體，二維材料，電晶體特性等研究，我們發現SnSe2是一個不錯的低維度材料。我們針對SnSe2進行量測，經過實驗證實量測出hole-hole interaction以及Weak Localization的現象，這些都是超導的特性的重要性質。