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臺灣

以奈米銦顆粒或鈉離子修飾竹子導電作為新型熱電材料之研究

熱電材料的條件為導熱差,電導率高的材料,此特性可將熱能轉換成電能,為一新興的再生能源。竹子生長快,為一導熱差的材質,但電導率低。本實驗將野生孟宗竹加工裁切,浸泡於飽和食鹽水加上奈米銦顆粒(73mg/ml)環境中,以高壓蒸氣(121℃、1.1 atm/cm2)處理40分鐘後測量處理前後其電阻變化、增加兩端溫度差及電壓改變的電流密度、增加溫度改變的電流,及熱導率等,並以複式顯微鏡觀察,確認奈米銦顆粒的確有進入竹子維管束內。實驗結果顯示,以飽和食鹽水及奈米銦顆粒高壓蒸氣法處理的竹片,相對於對照組,電導率上升了約1706倍,但熱擴散度只上升了約10%,熱電優值(Thermoelectric Figure of Merit) ZT為 0.059。本實驗方法有效提升竹子的電導率,證實竹子是一個有潛力的新興熱電材料。

水吃不吃「塑」?-探討水中塑膠微粒的含量

都市河流是海洋塑膠微粒的重要來源之一,我們想要探討都市河流特性對塑膠微粒分佈的影響,並了解環境中不同飲用水源的塑膠微粒含量。本研究選取屏東市萬年溪和殺蛇溪共7個採樣點,以及飲用水源和瓶裝水各6種,利用尼羅紅染色塑膠微粒,再以螢光顯微鏡觀察計算各水樣的平均螢光強度進行比較。結果顯示尼羅紅能附著塑膠製品並在顯微鏡下呈現螢光。都市河流部份,經生態工法整治、保留較多曲折水道的萬年溪河段,較能降低河水中的塑膠微粒含量。飲用水源部份,從淨水場到家中的過程會導致塑膠微粒增加,而一般濾水設備能有效降低塑膠微粒含量。瓶裝水部份,包裝材質和過濾與否會影響水中塑膠微粒含量。

物「糙」所「植」~探討糙米植酸的作用及自製糙植凝膠

本研究探討糙米植酸的抗腐蝕作用,並開發為糙植凝膠成功用於鐵製品的防腐蝕。首先探討從糙米溶出植酸的最佳條件,再將糙米植酸塗佈在鐵片上,進行抗腐蝕試驗,除了自組裝電解裝置以通電測試隔離功效外,也利用市面簡易工具,改裝為除鏽及鹽霧試驗工具。研究結果顯示,糙米溶出的植酸液比黃豆及芝麻的植酸液對鐵片有較佳的防電化學腐蝕能力;糙米在pH11溶液加熱浸泡下,溶出的植酸含量最多,也較能防電化學腐蝕及鹽霧腐蝕,及固化鐵鏽形成保護層。根據糙米植酸液對鐵的耐腐蝕作用,我們自製了天然防鏽產品~糙米植酸凝膠,可長時間塗附著於鐵片上,防止鐵製品接觸水、空氣、及鹽霧後被腐蝕生鏽,可延長鐵製品壽命,是值得推廣的綠色防鏽產品。

蛋白質得來塑

本研究探討以高分子蛋白質做為天然塑膠材料的可行性與差異性。主要探討不同來源蛋白質塑膠的萃取、性質與應用。蛋白質來源包含奶類的牛奶、羊奶等「酪蛋白」;豆類中的黃豆、黑豆等「大豆球蛋白」;蛋類中的雞蛋、鴨蛋等「卵白蛋白」。利用酸劑凝聚沉降的原理來萃取蛋白質。首先探討不同來源蛋白質的最佳萃取條件,包括溫度、加酸的比例、酸的種類和 pH值。以自製透光度儀器判讀過濾液澄清度、過濾速度做為萃取成效的指標。結果發現不同來源蛋白質的最佳凝析溫度和酸鹼值不同、特性也不同。再以自製測量工具與3D列印鑄模,測試各種膠體固化前和固化的特性。最後依據各種膠體的特性,研發不同的用途,例如黏土、桌遊、積木、容器、薄膜等塑膠製品。

.平面座標上長方形沙發旋轉問題之解的存在性

這篇報告要探討下列的「轉沙發的問題」是否有解?有一個長方形的沙發,如圖一,若要求每次只能以「四個頂點逆時針或順時針連續旋轉90度」的方式轉動,請問當長寬具備何種關係時,沙發經數次轉動後,剛好可以「轉」到相鄰的位置,如圖一,而且沙發坐人的正面方向仍保持不變呢? 我們把原問題看成「平面座標上長方形旋轉的數學問題」,再利用「平面座標、三角函數、複數、複數的極式表示及向量」等數學工具,導出符合題目要求的方程式,最後證出當長與寬的比值為正實數時,有下列的結果: 1.當長與寬比值為無理數時,此問題無解。 2.當長與寬比值是最簡分數時,若分子為奇數,此問題無解。 3.當長與寬比值是最簡分數時,若分子為偶數,分母為奇數,此問題有解。 4.在有解的情況下,我們可以找出特定轉法的最小值。 5.當長與寬比值是最簡分數時,若分子為偶數,分母為奇數,沙發可轉至A點座標為(αp,0) 的位置,其中 α∈Z,且沙發坐人的正面方向保持不變。 6.當長與寬比值是最簡分數時,若分子為奇數,分母為偶數,沙發可轉至A點座標為(0,βq) 的位置,其中 β∈Z,且沙發坐人的正面方向保持不變。 7當的長與寬比值為正實數時,可將沙發轉至A點的座標為(2αp + 2βq,2γp + 2qω)的位置,其中 α,β,γ,ω∈Z,且沙發坐人的正面方向保持不變。 In this paper we discuss the solution of rotating sofa problem as follows : The condition is : Merely allow to rotate the sofa several times by rotating 90 degrees clockwise or counterclockwise around the vertex. (maybe A, B, C, or D in Fig. 1) The question is : What’s the relationship between the length and the width of the sofa, if we request the sofa translated next to the original position with direction unchanged. (as shown in Fig. 1 with A’B’C’D’). We take this problem as a mathematical one of rotating a rectangle in plane coordinates. Then we derive the desired equations by using the tools of plane coordinates, trigonometric functions, complex number, polar form of complex number, and vector. Finally, we prove that: 1. When the ratio of length and width is irrational, the problem has no solution. 2. When the length of sofa is odd in the ratio of length and width, the problem has no solution. 3. When the ratio of length and width is even, the problem has solutions. 4. When the solutions exist , we can find the minimum of the number of rotations. 5. When the ratio of length and width is an irreducible fraction, which has the even numerator and the odd denominator, the sofa can be rotated to the coordinate (αp,0)(α∈Z)which is the new position of A and keep the original position with direction unchanged. 6. When the ratio of length and width is an irreducible fraction, which has the odd numerator and the even denominator, the sofa can be rotated to the coordinate (0,βq)(β∈Z) which is the new position of A and keep the original position with direction unchanged. 7. When the ratio of length and width is a real positive number, the sofa can be rotated to the coordinate (2αp + 2βq,2γp + 2qω)(α,β,γ,ω∈Z)which is the new position of A and keep the original position with direction unchanged.

難以「孓」擇–淡水渦蟲對食物記憶與捕食行為

淡水渦蟲會捕食蚊幼蟲,有助病媒蚊防治。為了探討大量繁殖飼養時,長期餵食渦蟲固定食物是否會記憶,導致後續生物防治成效不佳,因此進行渦蟲對食物記憶與捕食行為試驗。根據群體與個體渦蟲對食物記憶行為結果,長期餵食紅蟲的渦蟲皆偏好選擇蝦肉,推測渦蟲對食物無記憶或具偏好行為。群體捕食行為試驗,當孑孓數量越少,渦蟲捕食前爬行速率越快;孑孓數量越多,渦蟲搶食隻數越少,第一隻渦蟲獲得相對能量收支越多;發現渦蟲捕食孑孓時,視覺訊號大於化學訊號刺激。觀察渦蟲捕食策略,分為主動捕食型、機會主義型Ⅰ和Ⅱ,且以機會主義型Ⅰ為主。綜合評估,渦蟲對食物無記憶,有利於未來野外投放。未來持續探討利用渦蟲防治媒蚊疾病的應用。

ELISA-SERS分析法應用於檢測卵巢癌前驅因子-結合球蛋白

本科展在於改良鋰電池正極材料LiNi0.8Co0.2O2的物理性質及電化學性質。一般商業化的粉體材料,通常經由傳統的固態混合法,將Ni0.8Co0.2(OH)2與Li2CO3混合燒結而產生的材料粉體,此粉體呈現不規則的粒子形態及表面結晶顆粒不均。一般來説,不規則粒子內部有嚴重的結塊與橋構,這現象導致粉體有很多空隙及流動性不佳。此外,球狀粉體比不規則狀粉體容易覆膜均勻。因此球狀結構將變成一個改善材料粉體LiNi0.8Co0.2O2的期望方法,本科展利用共沉澱法製備球狀先驅物Ni0.8Co0.2(OH)2,然後再比較傳統的固態混合法,與本科展設計的溶液分散法及共沉析出法,三種不同方法所製備出來的粉體材料的優劣性,經過實驗證實,共沉析出法所製備出來的材料粉體,有最好的電容量與大電流放電能力及循環壽命,是個良好的改善材料的方法;反觀溶液分散法,不但材料沒有改善,反而造成更多的缺陷。

滴水發電-應用開爾文靜電裝置過濾懸浮微粒

我們探討開爾文靜電裝置對懸浮微粒之過濾效果,主要結果有三,一、使用靜電電位計量測發現,開爾文裝置的支架採用中空塑膠管可有效絕緣,感應環使用長、直徑小的鋁箔圓環,控制流出水柱為細、長形狀,會有較佳靜電效果。二、使用微粒濃度感測器與乒乓球的漂浮實驗顯示,孔隙大的濾網,過濾差卻較透氣,若在氣流帶動下導入靜電,則有較佳的集塵效果。三、應用簡單材料組裝的開爾文裝置,經實際測試,可利用收集雨水長時間產生正、負靜電壓高達10~14kv,在封閉空間集塵或燃燒線香、金紙、木炭的懸浮微粒過濾上,具有良好過濾效果,尤其木炭有超過88%以上的整體過濾效果。

蝶豆發青功,黴形無影蹤 - 蝶豆花的抗黴力研究

本研究想找出最佳抗黴力的蝶豆花溶液製作方式,與蝶豆花溶液的其他用途。從實驗一和二中,發現蝶豆花溶液具抗黴效果。從實驗三到實驗六中,發現熱煮蝶豆花的抗黴力比泡製好。泡製法時,蝶豆花和75℃熱水用重量比例1:50泡製十分鐘後的蝶豆花溶液抗黴力最佳;熱煮法時,使用相同比例熱煮一分鐘後,再稀釋成相對濃度40%和60%的抗黴力最佳。實驗七和八中,發現蝶豆花溶液和麵粉結合後不容易發黴,讓自製吐司的未發黴天數增加;含花青素溶液的吐司不一定能抗黴,蝶豆花比紫色高麗菜、藍莓更有抗黴力。實驗九中,發現蝶豆花加入自製面膜液中可以抗黴。實驗十中,毛巾加入蝶豆花溶液的抗黴力較佳,此外還可當黴菌顯示劑,在毛巾上的顯色效果最明顯。

紅得發紫---以簡易光譜儀分析紅龍果肉之甜菜紅素特性

外觀呈紫紅色的甜菜紅素,富含於紅龍果肉內,以冷凍、過濾與離心的步驟取得。同時由鎢絲燈泡、科學maker的分光器、手機與電腦軟體Image J、Excel 2016組成簡易光譜儀。簡易光譜儀可測量甜菜紅素最大吸收峰波長λmax=538nm與繪出吸收光譜圖。吸收光譜圖的吸光度A值,可得知甜菜紅素在紅龍果肉的含量。甜菜紅素在pH值3~9最穩定、在氫氧化鈉溶液pH值>10環境、乙醇為溶劑、芬頓試劑與硝酸鐵溶液時,會降解成黃色的甜菜醛胺酸λmax=420~450nm和無色的環多巴。甜菜紅素可與Cu2+、Fe2+、Pb2+、Co2+、Ni2+、Zn2+螯合配位成錯合物,外觀呈現紫色、紫紅色、粉紅色、橘紅色、黃色、橘色,λmax會往短波長移動。再加入EDTA後,又恢復成甜菜紅素。發現Cu2+與甜菜紅素的螯合配位最好,可以偵測Cu2+至1ppm。