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臺灣

吹音裊裊〜「膜」鳥笛

自製的「膜」鳥笛有別於市面上常見四種已知傳統鳥笛的發聲結構與原理,研究中發現膜鳥笛的組成要件〜1.振動膜材質、2.內、外圓比、3.五大嘴型(共振腔)、與實際鳥叫音頻探討生物擬真度(BTI);重要結果如下: 一、材質上: 1. 振動膜最佳材質為人工腸衣。 2. 口含片半徑需在1.4~1.6cm 之間,依嘴巴大小調整。 3. 內、外圓半徑比例(r : R)以1:3與2:5最佳,外圓R=1.5cm最適合一般上顎空間。 4. 振動膜(r)以0.5~0.6cm為最佳,半徑越大,音頻愈低。 二、吹奏嘴型上: 1. 上顎與舌頭空間的空氣量影響聲音高低及音頻變化。 2. 改變嘴型與雙唇間空隙,會產生響度和音調改變。 三、應用上: 1. 圖四、五、六印證可吹出擬真度(BTI)高鳥類叫聲。 2. 具水鳥笛聲音多變與伸縮鳥笛改變音高的雙特性。

乾坤大挪移

會議室圓桌上有n個座位,順時針依序放有編號①、②、③、 、n,共n張名牌。將參與這場會議的人也編碼,依序為1、2、3、 、 ,假設編號1的人一定會先抵達並坐到了名牌②的位置,剩下的人則依亂序到來,先找到自己名牌的座位,如果位置是空的就坐下,如果位置被佔了就往順時針方向找到下一個空位坐下(例如3到達時,若③、④均被坐了,而⑤位置是空的,則3就坐到名牌⑤的位置)。等到一個人坐定後,另一個人再進入會議室,依此規則,最後此n人到底會有幾種不同的坐法? 我們以遞迴手法以外的方法解決了這個的問題,並深入探討: 1.能否從入座的順序立刻得知最後坐定的位置? 2. 能否從最後坐定的位置,找出進入會議室的順序?同時得知有幾種不同進入會議室的順序會符合同一種坐法? 3. 每個人坐錯位置的機率為何?恰k人坐錯位置的機率為何?坐錯位置人數的期望值為何?

三角形的趣味勞作─探討角平分線性質

為了某一個國際型數學比賽,在搜尋以前的一些數學考古題當中,發現有一些題目與角平分線有相關的考題。在研究這些考題當中,有了一些想法及靈感可以與連動桿的相互結合。在研究的過程當中,自己親手動手設計與製作連動桿,並且,使用的材料選用以符合環保精神為主的工具製作教具,完成此項的研究。

Exclusion Zone Water現象的探討

Exclusion zone water現象係指在水溶液中膠體粒子等大型溶質無法靠近多種親水性表面,形成數十到數百微米厚的「空乏區」,簡稱為EZ。目前提出的理論認為此處形成了特殊結構水,然而我們的實驗使用磁珠卻可穿入EZ區,發現不符原理論預測。因此我們提出EZ是由擴散滲流 (diffusiosmosis) 與擴散泳 (diffusiophoresis) 綜合造成的想法來解釋。我們設計了一些實驗,觀測溶液中EZ大小變化、膠體粒子流場與離子濃度梯度等,皆符合預期並成功證實我們的想法。應用此研究結果,可發展新的溶質過濾萃取方式,或利用離子交換產生的流場作為新的發電方式。

對弈機器人運用於預防及延緩失智症之研究

本研究目標在於改良對弈機械人及分析長期對弈資訊,運用於早期老人失智症之預防。 據文獻及詢問專家後得知對弈遊戲具有預防失智症狀的功效,而研究中的對弈機器人以大腦功能狀態評估(JOMAC)為研究方向,研究資料分析如「玩家思考時間、對弈棄局次數、下錯頻率」等資訊並設計檢測橋段等機制以符合評估項目達到預防提醒之目的。對弈人工智慧,針對玩家棋力會自動調整機器人的棋力。採用 UCT 演算法,透過搜尋模擬能計算出各點落子勝率,藉由選擇較高或較低勝率的落子點,使人工智慧棋力與使用者旗鼓相當,保持使用者遊戲體驗及強化思考使失智症狀得以延緩。此外運用類神經網路改良影像自動校正,利用學習的方式解決不穩定環境光下誤判過多的問題,且提高校正速度,使對弈過程更加穩定。

離子電遷移率的測量研究

電解質水溶液滴上染料,外加互相垂直的電場和磁場後,離子受到勞侖茲力而移動,因黏滯力作用而形成漩渦偶極子;由漩渦偶極子的位置隨時間變化,可算出離子的電遷移率和。兩種離子的電遷移率不同,對染料的衝量不同,而使漩渦偶極子偏移,由偏移量隨時間變化,可求得兩種離子的受力的差。 由電流隨外加電壓的變化可以算出兩種離子的電遷移率和;由霍爾電壓隨外加電壓的變化可以算出兩種離子的電遷移率差,進而算出兩種離子的電遷移率。 霍爾效應法因待測量少,測量得到的電遷移率誤差小;漩渦偶極子法待測量多,測得的結果準確度較小;漩渦偶極子法易控制恆溫,適合探討離子的電遷移率 隨溫度的變化。

莫利三角形的奇蹟

給定任意一個三角形,三個內角的三等分線兩兩交於三點,此三點形成一個等邊三角形,稱為莫利三角形(First Morley Triangle)。本作品從莫利三角形所牽涉到的三個特殊點開始: First Morley Center (FMC):即莫利三角形的重心。 Second Morley Center:即原三角形與莫利三角形對應頂點間的連線的交點。 Third Morley Center:即原三角形與First Morley Adjunct Triangle對應頂點間的連線的交點。 我們巧妙證明了這三個特殊點共線,並進一步推廣到所有與原三角形的三等分線相關的18個正三角形(ΔDqrErpFpq) 。我們發現這些正三角形都存在對原三角形的Morley Line。除此之外,本作品最重要的成果是證明了: 當p+q+r=0 (mod 3),p-1 q-1 r-1 -FMC在pqr -Morley Line上; 當p+q+r=2 (mod 3),p+1 q+1 r+1 -FMC在pqr -Morley Line上; 並由此建構出在這18個正三角形中的三元組(triad)關係。

新式TDESs之研發並應用於貴重金屬回收

本研究以氯化膽鹼 (choline chloride,ChCl)加上兩種氫鍵予體 (hydrogen-bond donor,HBD)共熔成之新式三混深共熔溶劑 (ternary deep eutectic solvents,TDESs)作為基礎,以循環伏安法 (cyclic voltammetry,CV)及奧士瓦黏度計 (ostwald viscometer)測量其電位窗及黏度後,進一步應用於電化學,將鋰離子電池中的鋰鈷氧化物 (LiCoO2)以及導電玻璃上的薄膜氧化銦錫 (ITO)等金屬鹽類溶於TDES中,再以電沉積方式將金屬回收,並以掃描式電子顯微鏡 (SEM)及能量分散光譜儀 (EDS)分析鍍層表面的形貌及成分。 實驗後得知以甘油及乳酸作為HBDs所製備出的TDES能將LiCoO2溶解,且在368.15 K的溫度下電沉積後得到100 %的純鈷金屬。 另外,將ITO玻璃放入上述之TDES中,在368.15 K的溫度下,約50秒即可溶解,且後可得到100 %的純銦金屬。

內擺運動減速機之研究

本專題利用行星輪系具高減速比之優點,並運用一種具十字滑塊的特殊傳動機構,設計一個不同於傳統齒輪箱式的減速機。本設計的行星齒輪可在環齒輪中做內擺運動,所以亦稱為內擺運動減速機。由專題的製作過程中,我們發現只要可以做內擺運動的二個運動對偶(Pairs),都可以達到減速機的效果。所以,本專題中又設計一個擺線轉子及針狀定子的減速機,不同於使用齒輪來做為轉子及定子的方式,來驗證內擺運動減速機的理論。本擺線轉子設計概念的最大優點除了具備齒輪機構的高傳動效率外,亦具有結構緊湊、節省空間以及自鎖功能(即當輸入軸無動力輸入時,輸出軸即鎖定不動)等特性。根據設計結果,我們自行加工了一組新型減速機原型機,並進行傳動效率實驗。實驗結果證明,本設計之傳動效率極高,可達92%。此外,為探討本設計由於偏心現象所導致的震動問題,我們也使用了向量迴路法分析機構桿件重心的位移情形,並提出「重心偏移」策略以改善震動現象。

「鋁」戰「鋁」勝 --- 可撓式鋁電池的研究

本研究旨在製作可撓式鋁電池因應可撓式電子產品的發展。我們G1(第一代)電解液配方為pH=3氯化鋁-醋酸與醋酸鈉緩衝溶液,在G2(第二代)加上澱粉製成乾式電池,在電解液中加入石墨,但研究顯示電解液中的石墨粉不具夾層效果,鋁電池充電電壓2~5V,以最高5V進行充放電實驗。取碳粉與各種膠體製作可撓式導電布取代正極固體石墨棒,最佳正極改質配方為75%炭煙導電(紗)布,溶劑為透明漆。在負極鋁片上塗卵磷脂,藉由疏水性降低電極短路,可提高電壓並延長放電時間。電池在G3~G4代模組中發現單層宣紙隔離層效果最好,正極添加二氧化錳去極劑隔絕層可使電流提高2.3~4倍左右,目前G4模組可穩定放電8天以上,平均功率有2.5mw,估計電量有192mAh。