物理與天文學

將液滴置於鋪上介電層的電極板，接上電壓時，液滴因表面張力及接觸角產生變化而移動，此現象被稱為介電潤濕，其裝置能讓生醫等產業進行精準的微量藥物配置。為了探討此現象原理及改善裝置，本研究測量液滴位於不同電壓之電極板上方時，液滴接觸角及介電層厚度；透過數值模擬計算系統總能量、視覺化系統的電位空間分布，並計算電容，以能量角度模擬液滴移動模式；對於平面式裝置在長時間移動水珠後，產生水珠移動速率趨緩，甚至朝反方向移動的現象給予解釋；改良文獻中平面式和雙層式的電潤濕裝置，將雙層式上板改為導線。因為形狀酷似電車，因此我們稱其為「水電車」，此裝置保留高電容特性的同時，降低阻力。實驗證實其水珠移動能力優於平面式裝置，除了使液滴更好移動外，相較於封閉的雙層式裝置，開放式系統的特點能讓生醫研究人員更方便置換樣品。

台灣火災地點以建築物占最大比例，在火災現場時常為了逃生及救火而打破門窗，造成建築物內部濃煙流動面積擴大，而釀成更大的災害，故本作品目的為研究「方形結構四周開口大小與數量對火焰與煙霧燃燒狀況的影響」，本研究從熱力學、流體力學、結構學三個角度探究此議題，並以煙囪效應與煙層逆流效應為理論基礎，使用壓克力搭建方形盒子來模擬建築物，並以四面壓克力上的開口大小及數量進行實驗，使用火焰及煙霧作為實驗介質，火焰方面以高度與溫度作為應變變因，煙霧方面則以MQ-2煙霧氣體感測器於結構內部進行濃度測量，同時也使用CFS-MODEL的FDS進行結構內部模擬，綜合實體實驗及各結果可發現，與一般想像不同，並不是開啟門窗就能撲滅火勢，甚至可能因為湧進過多氧氣而導致火勢更加嚴重，開口面積與火焰強度關係成二次函數曲線，本研究可供建築物搭建時的火災防範參考以及防災的宣導，並有進階研究的可能性。

本研究探討滴簇的性質與行為，高溫穩定水溶液表面上會有一層水霧般的霧滴層，像是平貼飄浮在水面上，此水滴群為「滴簇」。本研究拍攝下熱水表面的滴簇，並使用ImageJ、Python分析滴簇粒徑等性質以建構物理模型。 藉雷射光凸顯滴簇，觀察滴簇的形成與消失過程。利用被雷射打亮的滴簇在水面的倒影，測量滴簇距水高度。滴簇由5~15μm厚蒸氣層撐起漂浮在水面上，水溫越高，蒸氣層越厚。華（繞射光像）半徑取決於水滴粒徑，本研究分析陽光經水面反射通過滴簇形成的華，測量滴簇粒徑10~20μm。由以上實驗推測：滴簇是高溫蒸氣層接觸低溫的室溫空氣凝結成，溫差愈大凝結量越多，粒徑、數量隨之上升。滴簇會因對流、氣流擾動集體離開水面，留下一道滴簇少的空隙，此現象為「絲狀剝離」。滴簇剛形成時粒徑小，吸收水氣後變大，因此絲狀剝離帶上少許滴簇皆是粒徑較小的滴簇。

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。

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。

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。

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。

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。

本研究探討乙醇水溶液液滴於疏水流體表面之分裂現象。此現象可利用揮發造成乙醇之濃度梯度所驅動的表面張力梯度來解釋，此現象又稱為馬倫哥尼效應(Marangoni Effect)。液體為達到最低表面能而改變表面積的普托瑞立不穩定現象(Plateau Rayleigh Instability)也可以做為液滴分裂的解釋之一。 在研究中，研究團隊發現溶液在油面上會隨時間分裂出子液滴，並對於最終子液滴的半徑與分裂現象分別進行定量與定性之探討。本研究於先遣實驗中發現乙醇水溶液濃度之臨界下限為65%~67%重量百分濃度，並以大於(含)此濃度之溶液進行關於乙醇濃度、溶液體積與油層厚度、油層黏度四項參數對於最終子液滴半徑、分裂時間、液滴最大擴散半徑與擴散半徑演變之影響，也針對與參考文獻所選用液體不同深入探討異丙醇與乙醇的蒸發速率的差異如何影響實驗結果。

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