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四等獎

『冰清欲結』-探討不同條件溶液結冰時溶質匯聚現象的差異

我們發現有些水溶液結冰後會推擠溶質到中央匯聚成顏色較深的區域,但有些溶液卻不會,到底是什麼原因造成此現象的差異?於是我們操縱各種變因來觀察它們對溶液結冰時溶質匯聚表現的影響。 實驗發現並非所有的濃度都會匯聚;不同溶質的匯聚情形也不同;水質所含雜質越多匯聚效果越差,且結冰後氣泡分布也各有特色;上下等寬的容器呈角錐狀匯聚,下窄上寬的容器則為柱狀匯聚;先結冰的地方會推擠溶質到後結冰的地方且結冰速率越慢匯聚程度越好;最後我們利用保麗龍包覆+重力方向來控制結冰順序使冰晶推擠力達到加倍的效果,再透過自製離子濃度檢測器發現冰塊中溶質匯聚區的濃度並非均勻一致,而是依結冰的順序而有低、中、高的「濃度梯度」現象。

平面封閉折線上構造多邊形之有向面積定值

本研究探討以封閉折線P1P2…Pn的邊為對角線構造平行四邊形或箏形PkMkPk+1Nk。考慮兩種構圖。首先,取任一動點Q構造三角形 △QMk Nk,這些三角形的重心 Gk 形成「重心多邊形 G1G2…Gk」。第二,對所有點Mk與點Nk取 mod r,分別連接同餘a的點構造全外(全內)的「跳點多邊形」,共有r種。透過純幾何與解析幾何研究此二類多邊形與原多邊形的有向面積不變量。 研究發現(1)重心多邊形的剛體運動、平行性與相似性與面積不變量。(2)設定多邊形 P1P2…Pn的n=rk+h+a,則可一般化mod r 下的 r 種跳點多邊形的有向面積定值,這是重要的突破!這樣的假設解決了分類數量龐大的問題,只需要分成兩種。我們也給出定值關係式中頂點跳點規律,本研究完整解決平面封閉折線上構造特殊多邊形之面積問題。

探討Naa10p突變對神經發育的影響

Naa10p (N-alpha-acetyltransferase 10 protein) 突變患者多半有智力障礙的問題,如:奧格登症候群患者常有早夭、腦萎縮及其他發育問題。Naa10p 是一種 N-α-乙醯轉移酶,負責新生肽鏈 N-α-乙醯化。人體中約有 80% 的蛋白質經乙醯化修飾,其中 46% 為 NatA 複合體執行,而 Naa10p 即是 NatA中執行乙醯化的蛋白酶。先前研究顯示Naa10p會影響神經發育,但對Naa10p影響神經發育的機制並不清楚。本研究利用CRISPR/Cas9製作Naa10p的小鼠胚胎幹細胞(mESC)突變株,觀察突變株細胞分裂速率與分化型態的差異,並分析胚胎發育過程Naa10p以及相關基因的表現。 本研究結果證明特定Naa10p突變會加快mESC生長,使其分化為神經母細胞的異常。而其中V111G突變株的Naa10p無法和HYPK結合,且突變S37P及R116W使Naa10p與Naa15p的結合降低,推論此結果可能造成NatA無法正常形成,並改變其與核糖體蛋白的親和力,影響蛋白質乙醯化。目前我們發現突變株中,與細胞分化相關的基因:Oct4、Pax6皆表現異常。以上結果可能可以初步解釋Naa10p突變造成人類疾病的機制。

同「鋅」協力 —— 以醇解法探討金屬鋅催化解聚 PET之反應

聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 是一種常見的合成高分子材料,其被應用的範圍相當廣泛,如產品包裝、手提袋等,然而隨著人類的過度使用,越來越多的 PET 產品被發現有回收不當的現象。 文獻指出,醇解法為一具有反應條件簡單、反應過程溫和及較不會產生多餘副產物的解聚 PET 方法,且醇解法能使用非均相觸媒,具有易於分離觸媒的優勢,具工業化潛力。本研究嘗試利用廢電池中的鋅作為催化劑用以解聚 PET 成單體對苯二甲酸乙二酯(BHET),並深入討論影響反應進行的因素與發展應用。利用廢電池中的鋅作為催化劑不但成本低廉,也更能符合本研究的核心「綠色化學」。 本研究已透過最適化條件搜尋,發現能在催化劑使用量為 0.2 克、反應時間 4 小時、反應溫度 180 度時,解聚 5 克的 PET,有最佳效果之 BHET 產率 75.8% 和 PET 轉化率 93.2%。根據最適化反應條件,並比較不同種的鋅化合物做為催化劑,發現廢電池中的鋅作為催化劑催化反應,具有較佳的轉化率與產率。

結合物體辨識於室內自主定位探勘系統

本研究透過ROS(機器人運作系統)實作一個結合自由探勘、SLAM(同步定位及地圖構建)及物體辨識之機器人系統。利用ROS機體與程式軟體分離的優點,本研究開發出的系統並不僅侷限於在一種機體上使用,對於任何能安裝ROS或與ROS連結之機體都能使用,供各式各樣的服務做為一系統性的路徑規劃器及運動基座。除了導航功能外,機器人透過攝影機得以判斷自己現在身處的環境而並非單純繪製地圖,且能讓人更容易地對機器人下達指令;更因其特化的避障機制,本研究的系統很適合在日常辦公室工作環境中做為助手。以實際環境及模擬器探討此系統擅長及較不適用的環境,呈現目前機器人系統的運作能力。

Locus of the Points on Circumference of the n-th Circle that Formed by Moving the Center of any Radius Circles on the Outermost Circumference of Preceding set of Circles

This project aimed to study the motion which occurred from the end point on the circumference of the outermost circle by moving the center on the circumference of a preceding circle and the center of an innermost circle at origin. According to the study, when angular velocity was changed, it caused the different of loci. Based on the above information, finding the locus of the point on circumference of n-th circle that formed by moving the center of any radius circles on circumference of preceding set of circles was studied to get general equation. A set of circle and locus were created with GSP program. First, set the same radius circles on the X-axis with the first circle at origin, then found the relationship that occurred from the characteristics of locus. The result showed that if the ratios of angular velocity are 1:1:1, 2:2:2, 3:3:3, ..., …, n:n:n or 1:2:3, 2:4:6, 3:6:9, …,nw1:nw2:nw3, the characteristics of locus will be the same, while the others will be different. Finally, the equation of locus was found as follow: (x,y) = { ..........see in abstract...........} when .........see in abstract........... Where ri is the radius of i-th circle, zeta i is an angle between the radius of i-th circle and X-axis, wi is the angular velocity, t is elapsed time and alpha i is a starting angle between the radius of i-th circle and X-axis.

水力懸浮運動及其特殊進動現象之研究

觀察到圓球及圓盤在水柱上懸浮(Hydrodynamic Levitation)之特殊情形,本研究探討此現象並提出相關解釋。經由實驗發現圓球放置高度並不會影響其最終平衡高度,而水柱高度與圓球平衡高度則呈線性關係;水柱流量愈低,不同於我們實驗前所想像的,其最終能平衡的水柱傾斜角度反而越大;隨水柱傾斜角度愈大,平衡高度即隨之增高;圓盤轉速與水柱切線速度大致相同,透過此結果,我們推論出造成此現象的主要原因,是因附著於圓球上的水對其產生的附著力,而與一般人猜測的康達效應(Coanda Effect)較無關連,我們從而深入分析此現象的細節,並得出一些意想不到的結果。本研究中,最為特別的是,實驗中遇到的奇特進動現象,看似複雜、無規律的運動,我們透過高速攝影機,深入觀察此一系列特殊的進動,竟發現其中規律的運動規則,所以我們進而推論其力學特性,藉以解釋此現象形成原因。

製備超疏水性修飾石墨烯海綿應用於廢油回收

本研究使用聚胺基甲酸酯海綿為基材,藉由在表面吸附石墨烯材料使海綿具有超疏水性,使其能從水中有效分離出油類,達到油水分離的效果。我們研究出簡易自製氧化石墨烯的方法,並使用自創的照紫外光乙醇法將其還原成還原氧化石墨烯,接著吸附在海綿上,再使用十三氟辛基三乙氧基矽烷修飾石墨烯海綿,使其鍵結上具有超疏水性官能基。藉由測量海綿表面與水珠間的接觸角,我們找出了製做超疏水性海綿的最佳條件,最終完成了矽烷修飾還原氧化石墨烯聚胺基甲酸酯海綿(FS-rGO-PU Sponge)。 本研究超疏水性海綿的製程簡易、成本低且符合綠色化學,同時具有單位體積吸油量大,可多次重複使用等優點,我們除了測試其對食用油、礦物油的回收能力,並製作成可連續分離油水的裝置,可應用在工業、家庭廢油及海上油汙的回收,甚至可做為空氣清淨機或排油煙機的濾網。

多功能數值控制微型射出成形機

高職機械群科在學習的過程中常常接觸到射出成形相關領域,我們想自主設計開發微形射出成形機,並和工業界生產的機台以液壓為射出機構不同。所以本專題以3D列印機的運動控制及材料加熱系統為基礎,利用變導程螺桿的加壓射出機構及螺桿導軌鎖閉模機構來完成射出成形所需的各個機械動作。變導程螺桿做出材料的輸送及射出動作,加壓後可將空氣排出,進而取代了原本注塞式和一般螺桿式的加壓射出;再利用公模、母模、頂射板和母模固定板所形成的射出模系統,進行自動化。由於機台微小化,操作方式和現行3D列印機操作方式類似,所以可作為教學之教具使用,亦可由同學自行設計模具進行射出成形操作。也能針對不同的材料做為射出的成品。

中文重點文句摘取

在資訊爆炸的時代,效率閱讀、整理資料的能力越趨重要。身為高中生,學習時的閱讀量龐大,還須另外自己挑選重點句,重新整理筆記。因此我想如果可以讓電腦自動摘取文章的重點,就能幫助學生效率學習。 大多數現存的自動摘要研究適用於英文文本,本研究利用演算法抓取中文文章的摘要,使學生可以真正實用該演算法於日常學習當中。除此之外,此研究比較了不同方法摘要的準確率以及優缺點。