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臺灣

翩翩起舞—旋翼球體在流體中旋轉、浮升、擺盪的現象研究

本研究利用加裝塑膠翼片的保麗龍球,觀察球體在水中浮升的軌跡、升速和轉速,並比較相同球體在風洞中的表現異同。 在水中只要二翼球體升速和轉速比值(升轉比)≦6.8,六翼球體≦8.04,便能垂直穩定浮升,以角動量穩定球體尾流產生的振動。翼玄和翼展愈大,攻角愈小,都能有效降低升轉比。我們再複合水平旋翼和側翼,以側翼破壞維持穩定的角動量,使球體以螺旋軌跡浮升,增加上升時間、改變橫移幅度和轉速,並推導出柱狀螺旋方程式。 在風洞中,展玄增加及攻角減少,也同樣可以提高轉速維持穩定性。根據前述研究結果,我們設計(1)氣體流速計:可根據振幅,量測1.5m/s到4.0m/s的風力變化。(2)潛水員定速浮升器:調整旋翼攻角、展玄尺寸和浮球大小來控制升速。

「磁」母手中線-探討電容放電時間常數對電磁砲發射的影響

透過文獻整理,我們發現大部分的研究結果顯示出電壓、電容、螺線圈的粗細、匝數以及子彈質心位置等變因會影響發射威力。在電容的研究中,有提到當電容量增大時,發射速度會上升;但是電容量再更大,速度則會下降。我們覺得這個現象很奇怪,為什麼不是電容量大速度就無限上升呢?實驗後我們發現,在固定電壓時,電容量在一定範圍內,發射速度有極值。若此時再提高電壓充電,不僅發射速度會下降,繼續增加電容還會有子彈反向射出、折返後再射出的情形發生,亦即發射速度會隨著電容大小而振盪。就我們所知,這是以往的科展研究中從沒被發現過的現象,經過我們設計實驗仔細測量與分析,我們認為這與電容放電的時間常數有關。

往事重「堤」看頭城—突堤效應

突堤效應是指人工建構物突出於海岸,延伸而出,阻擋原先海流和海岸積沙的路徑,造成沙子在上游堆積,而下游原先有沙岸的地區則因為沙子量逐漸減少,侵蝕大於堆積,逐漸出現海岸遭受破壞。突堤效應會造成壩前堆積、壩後侵蝕的情況。因為突堤效應造成的結果,頭城海濱森林公園(原頭城海水浴場),在這十多年中,原本的沙灘現在已完全被海水覆蓋。 本校位於頭城海濱森林公園附近,看到頭城海濱森林公園的海沙在烏石港建後己經流失不見,希望藉由實驗瞭解突堤效應,並希望在實驗後對頭城海濱森林公園的突堤效應提出建議。

迪化汙水處理廠降解雌激素之菌種純化及生理測試

雌激素為一種環境賀爾蒙,若水生動物長期暴露於其中,即會導致其生理及行為異常。我們企圖從迪化汙水處理廠中純化出能降解雌激素之菌株,希冀了解其雌激素降解機制與生理特性。首先於菌液添加高濃度雌激素(1~2毫莫耳/升)培養以純化菌株,而後測定其16S核糖體核糖核酸序列確認純化出之菌株身分並設計引子,觀察此細菌之生長情形,並進行該菌株之生理測試,包含功能基因定序、代謝產物分析、脂肪酸組成分析、利用其它固醇為碳源之降解測定等。我們純化出一株新鞘氨醇桿菌屬(Novosphingobium)的變形菌,於雌激素濃度1毫莫耳/升的環境下能大量生長,確實能降解雌激素並生成代謝產物,具有與Sphingomonas sp. strain KC8相似之降解雌激素功能基因(oecC),且能降解其他固醇,包含雄烯二酮、膽酸、孕酮和睪酮,然而並不能降解乙炔雌二醇。該菌株具修復受汙染環境及製備雌激素相關藥品之應用潛力。

"粉"飾太平~探究不同粉漿之抗震表現

車子行經水泥路面或地面減速帶,常因強烈振動而帶來極不舒服的顛簸感。我們將「非牛頓流體」及「水泥沙漿」以不同比例調製出“另類粉漿”,製成具有抗震效果的減速帶和腳踏車道,以解決行路難平的困擾。 首先,我們找出非牛頓流體特性明顯、且表現穩定的濃度3:2玉米粉漿,和水泥沙漿以八種比例調配,除以彈力球施測;並將粉漿製成減速帶,以可調速動力車探究粉漿之振動表現;甚至自製300公分長的粉漿腳踏車道,進行實車測試,證實調配比例「5:1的混合粉漿」抗震表現優於水泥沙漿約2倍以上。若能將此另類粉漿應用到防撞條、運動遊樂場地的防撞墊、工廠機器的防震墊、步道的透水磚等,不僅提昇生活品質,更能減少對水泥的依賴及汙染。

利用共生菌與小球藻建構不須添加培養基且能日夜發電的長效生物光伏電池

¬生物光伏電池(BPV)是一種利用光合自營生物進行光電能量轉換的發電裝置。本研究利用共生菌G76創造不須補充培養基的固態複合型BPV。我們以陽極只含小球藻的BPV為控制組(X-C),發現在實驗開始24小時之後,BPV電壓開始隨著光照週期產生規律變化,前三個光週期電壓高峰平均值為116.23±2.92 mV, 谷底平均值為87.96±4.48 mV,波動幅度28.27 mV。實驗組為陽極有小球藻與共生菌G76的複合型BPV (X-CG),同時期電壓高峰平均值為109.23±2.45 mV, 谷底平均值為100.63±0.9 mV,波動幅度8.6 mV。與X-C相比,添加G76會使電壓高峰下降6.02%,但提高谷底電壓14.4%且縮小電壓波動幅度69.58%。目前X-CG已運轉超過1032小時,電壓高峰為95.2mV,衰減幅度19.35%。同時期控制組X-C電壓高峰已下降至61.1mV,衰減幅度90.22%。實驗過程中我們發現在X-C及X-CG組別運作73小時後, 在陰極區都出現了紫黑色微生物(PB1),同時這些被汙染的BPV的電壓明顯比其他組別更高,將BP1單獨培養並引入陰極後(P-CG), 此一BPV的電壓高峰平均值高達179.3±3.66 mV,谷底平均值則為162.37±1.38 mV,都比X-CG組提高近六成。更重要的是X-CG與P-CG分別能保持日間電壓的92.13%與90.56%,都是非常穩定的BPV。 由以上結果可知, 將共生菌G76加入BPV陽極能提高日夜間的供電穩定度並延長裝置使用壽命,而將PB1引入陰極則能使BPV電壓提高六成以上。若能進一步優化應用這些共生菌, 此種低成本複合型生物光電轉換裝置將有潛力建構出一套不須儲電系統的太陽能發電系統。

我把風力放大了~探討無扇葉風扇深藏的秘密

神秘的無扇葉風扇讓我們非常好奇,於是,一場無止境的探究活動開始,從文獻中找到簡易版無扇葉風扇,於是在實驗一,我們首先製作三角體紙板無扇葉風力倍增裝置,發現長度、寬度、體積越大,風力越弱,角度30-60-90較15-75-90佳,大小吹風機在30-60-90有明顯差異。 而實驗二到四中,確認了圓柱形、曲率1/60、進風口位置置中,因前後風力不穩定、出風口直徑4公分、採用集中式風源、風洞直徑0.58cm及使用紙杯做為主要材質,效果最好。 接著利用各種大小的礦泉水瓶使用製作第二代風力倍增器,繼續改良隙縫寬度、位置,並進一步改良風力來源、電線、曲率及增加導流裝置。 於是創造出兼顧低成本及高效率的風力倍增器,為守衛地球能源出一分小小的力氣。

熊果酸抗胃癌細胞增生與順鉑的協同效應

胃癌的治療方式以手術及化學藥物治療為主。本研究目的是研究中草藥白花蛇舌草的主要成份熊果酸(Ursolic acid, UA)對於胃癌細胞增生的影響。研究使用兩種人類胃癌細胞株MKN45及SCM-1。藉UA處理胃癌細胞之後,由鏡檢可見細胞數目減少,SRB分析法也證明UA會降低細胞的存活率。利用流式細胞儀,證實UA會讓胃癌細胞凋亡。進一步由西方墨點法實驗顯示,UA會誘導促細胞凋亡蛋白Bax及Bak的上升,並且降低抗細胞凋亡蛋白Bcl-xl及Bcl-2的表現。UA也會抑制訊息傳遞途徑p-Stat3/c-Myc/Cyclin D1。實驗也發現UA合併使用化療藥物順鉑(cisplatin)會使胃癌細胞存活率降低。經由周塔氏藥物合併指數及流式細胞儀分析均與協同順鉑能抑制胃癌細胞的增生,西方墨點法也發現pro-caspase 9 被活化,皆與UA會促進順鉑引發凋亡效應有關,這些實驗證實UA是cisplatin治療胃癌的輔劑,這個結果對中草藥白花蛇舌草的抗癌效果提供了具體的實證。

Creating a Portable Optical Sectioning Microscope for Smartphones with Three Dimensional Viewing Function

本作品首先證明了HiLo應用在散射光影像的可行性。目前看到有關HiLo的論文都只有提及收集螢光訊號,沒有看到有用在散射光訊號的收集上。本實驗透過架設自製原型機,證明HiLo的原理也能夠應用在散射光上,大幅提升HiLo光切片的深度與廣度。再者,本作品將自行撰寫之App結合雲端運算。再經過驗證後確認處理出來的影像是正確的影像。不僅加速影像處理流程,而且使用者只需攜帶手機便可立即看到處理出來的成果。接著,利用3D列表機自製具有光切片功能的手機顯微鏡實體。將原型機微小化並與日常生活常見的手機結合,讓使用者方便使用的同時也實現經濟便利性。最後,實現影像立體化,利用光切片的影像能使得原本平面的2D影像,可以呈現3D的立體化影像。

連續函數與多倍角公式推廣研究

本研究考慮的主要問題: 若非常數之連續函數f滿足∀m∈N,∃P(x)∈C[x] s.t.f(mx)=P(f(x)),其形式應為何? (一)、若考慮函數範圍為解析函數,則f(x)的形式必為下列三者之一: (1).axn+b (2). akx^n+b (3). acos⁡(kxn)+b ,其中a,b,k∈C、n∈N (二)、若將考慮函數範圍改為:連續函數f:[0,∞)→C,則f(x)之形式必為下列三者之一: (1).axk'+b (2). akx^n+b (3). acos⁡(kxn)+b ,其中a,b,k,k'∈C、n∈N、Re(k' )>0 (三)、若將考慮函數範圍改為:連續函數f:(0,∞)→C,則f(x)之形式必為下列四者之一: (1).alogx+b (2).axk'+b (3). akx^n+b (4). acos⁡(kxn)+b ,其中a,b,k,k'∈C、n∈N 在本篇的最後,我們也將N的角色以其他正實數子集取代掉以推廣結果。