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臺灣

太陽軌跡在車輛儲能之創新研究

本研究探討太陽軌跡在車輛儲能之創新應用,使得太陽電池以簡單的方法得到最大的吸收能量。首先,利用Stellarium免費天文軟體,完成一個太陽電池最佳方位角與仰角的計算公式,基於光學與鏡面反射原理之瞭解,提出全新的鏡面最佳轉角定理,使鏡面反射之轉角得以迅速精確計算。本文引入GPS衛星定位功能,將這個太陽電池能量追蹤方法,由靜態的的地面應用,推展到動態的車輛應用。最後,由本實驗結果顯示,利用本文提出的創新研究,與單純平放太陽電池之儲能作法比較,若將反射鏡或者太陽電池隨時對準最佳方位角與仰角,可以獲得多出20 %〜52 % 的免費能量!

蝦包了!鐵之呼吸—磁性粒子清除水汙染

我們製備了兩種再生材料,用於去除水中汙染物:一、將鐵鏽轉化成Fe3O4磁性粒子,此粒子可以有效率地吸附水溶液中的磷酸鹽(10分鐘可達85.5%的去除率),且在酸性條件下(pH = 4)有最佳的效果。吸附後粒子取至鹼性的水溶液(pH = 13)中,磷酸鹽即可脫附分離。二、由蝦殼中提煉幾丁聚醣並將其包覆在Fe3O4磁性粒子表面上,形成Fe3O4/幾丁聚醣磁性粒子,此種粒子則是可以針對水溶液中銅離子進行有效率的吸附(5分鐘可達80%的去除率)。Fe3O4/幾丁聚醣磁性粒子在水溶液(pH = 4.7 )中吸附銅離子後,將吸附後的粒子轉移至6 M氫氧化鈉水溶液或濃氨水中,銅離子可脫附分離。

探討空氣鳳梨吸收鹽類的構造與運輸鹽類的機制

本研究主要探討空氣鳳梨吸收與運輸鹽類的機制。首先,製作空氣鳳梨石蠟包埋玻片以觀察其表皮和內部構造。再來,分別以浸濕硝酸鉀水溶液的棉花包覆葉子不同部位,和對空氣鳳梨噴灑不同濃度的硝酸鉀水溶液,觀察空氣鳳梨在短時間內(1-3小時)與長時間下(14天)運輸硝酸鉀的情形。本研究發現:毛狀體是空氣鳳梨吸收鹽類的構造;空氣鳳梨吸收硝酸鉀後,短時間內會將其由高往低濃度區域運輸;長時間下硝酸鉀則由葉基部向尖端運輸,以抵抗高鹽逆境。最後,本研究提出空氣鳳梨運輸鹽類的路徑為:溶於水中的鹽類經由毛狀體進到植物體內,透過水的蒸散拉力將鹽類由葉基部運輸至尖端。未來,希望能以空氣鳳梨作為檢測環境汙染物與酸雨的指標性植物。

化學反應於振動空間之顏色分布探討

水溶液的化學反應通常具有許多型態,如氧化還原、酸鹼中和等。利用搖晃產生的化學反應,如藍瓶反應,雖可利用搖晃,使空氣中氧氣溶解產生氧化還原反應,但無法控制搖晃的頻率。本實驗裝置可用振動強化水中的化學反應,讓溶液內同時存在不同顏色的氧化還原態、酸鹼值的非平衡狀態並具可再現性。 驅動液體振盪可控制氣體(如O2和CO2)在水中的溶解,在溶液中產生不同的化學模式(如氧化還原態或酸鹼值之差異),藉由向氣液界面持續供應能量來控制溶液中的化學反應,讓溶液的表面呈現特定的圖案,將溶液狀態分離成具特定圖案的反應模態。 實驗中觀測不同共振模態時,所對應的特定頻率與駐波圖案,找出使溶液達成共振的決定因素和條件,進一步探討其應用。

攜帶型直笛檢測器研發與呼出氣體分析

以往呼氣分析皆是在醫院及研究單位進行,且呼氣檢測可提供診斷疾病的資訊。文獻中指出,血糖值上升則呼氣中CO2濃度上升;血糖值下降則呼氣中CO2濃度下降。本研究發展攜帶型直笛檢測器(簡稱FRD)分析呼氣,採用市售直笛組合自製流速計,搭配APP-Spectroid測量吹入氣體聲波頻率,比對聲波頻率與分子量相關性,並加入氣體絕熱指數的校正。本研究FRD完成N2與CO2校正,得到高再現性結果,以N2和CO2不同比例混合氣體作為標準品,完成檢量線。人體呼氣測試以多步驟集氣袋模式排除水氣,並將測出呼氣平均分子量換算與校正得呼氣中CO2濃度。本研究有效開發FRD並發展微小化輕便檢測器,降低檢測器成本易推廣於大眾,更能夠收集大數據促進國人醫學與健康的研究。

〝 拐彎抹角 〞 --- 擦窗車最佳清潔路徑的運算

每到學校打掃時間,我們常看到同學擦不到高處的窗戶或不想擦,因而聯想到從事清潔玻璃的工人,因PM2.5的夢魘未改善,又得搭乘吊車、冒生命危險擦洗大樓窗戶,加上曾在網路上看到自動擦窗車,所以想改善這些問題。我們以資訊課學的Scratch3.0編程、運算擦窗面積及路徑長度,設計三大類擦窗路徑,再以mblock轉換成Python語法、以Excel作數據分析。 研究結果為:「直線來回法」乾淨度最佳;「六角形法」最省水、也省電,節能效果最佳;「雨刷法」最省電,擦窗效能最佳。未來,希望能應用在日常生活中,代替人類進行玻璃清潔的工作,無論高低或大面積的窗戶,都能讓擦窗車在〝拐彎抹角〞時,達到最佳的清潔效能。

MafF對LRH-1調控代謝機制之探討

已知 liver receptor homolog-1(LRH-1)掌控著多種生理功能,在肝臟代謝中扮演著相當重要的角色,我們利用酵母菌雙雜交技術(Yeast two-hybrid)找出數種可能跟LRH-1產生交互作用的蛋白質,並從其中選擇v-maf avian musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog F (MafF)作為主要研究對象,探討其與LRH-1之間的作用對代謝造成的影響。本研究中,我們利用免疫沉澱法證實MafF可與LRH-1形成複合體,而MafF並不影響LRH-1蛋白的表現量。隨後以啟動子活性檢測MafF-LRH-1複合體在細胞內之功能,發現MafF能促進由LRH-1所調控的small heterodimer partner (SHP)、glucokinase IV (Gck)及side chain cleavage enzyme (SCC)等代謝相關啟動子之活性。此外我們以GST-pull down發現MafF與LRH-1結合區域位於LRH-1的DNA 鍵結位(DBD)。LRH-1則是僅與具有完整basic region (BR)以及leucine zipper (LZ) 兩個domain的MafF產生交互作用,單獨的BR以及LZ無法與LRH-1結合。另外,在肝臟細胞株HepG2中過度表現Myc-MafF,Western blot結果發現GCK有減少的趨勢,SHP則是有增加的現象,而LRH-1亦呈現增多的趨勢。Real-time PCR結果,比對Myc以及Myc-MafF,發現MafF存在時會使LRH-1以及GCK mRNA含量較控制組Myc有減少的趨勢,對SHP mRNA 則是沒有顯著影響。此外,我們在肝臟細胞株HepG2中加入胰島素,發現二者表現量皆有明顯的增加,說明胰島素刺激之下,MafF以及LRH-1蛋白質增加能夠增強肝臟能量代謝。

垂榕葉的類胡蘿蔔素探究與在洗髮精上之應用

研究校園樹種的類胡蘿蔔素含量及萃取方法製成的自製光合色素天然洗髮精。以分光光度計測量類胡蘿蔔素的濃度且計算含量,發現垂榕向陽葉的類胡蘿蔔素含量最高1.01(mL/100g)。經丙酮萃取再以4M氯化鈉溶液鹽析後,可得最高類胡蘿蔔素含量1.70(mL/比對照組增加39%的類胡蘿蔔素含量,能替代二次萃取的丙酮。以 LED燈光照垂榕,發現以藍光1600lux連續光照24小時/日後,可以達到最高類胡蘿蔔素含量變化率58.69%。以校樹 萃取出的類胡蘿蔔素加茶籽粉製成的自製光合色素天然洗髮精,經自製洗髮試驗裝置洗髮後,測量出洗髮水的導電度,發現去除模擬人體油脂量大於市售洗髮精,TDS279ppm,pH5.96呈弱酸,可維持人體皮膚健康,天然環保且成本低、製備容易,未來可應用至洗手乳。

終「孑」之「疫」-渦蟲野外防治評估及消化蚊幼蟲機制

台灣淡水三角渦蟲 (Girardia tigrina) 主要以水生小動物為食,且會捕食蚊幼蟲,具生物防治潛能 (王與郭,2016)。根據投放前的評估結果,渦蟲對食物無記憶,為機會主義捕食者且會搶食,有利於評估未來投放的數量;野外防治實驗中發現渦蟲可有效抑制模擬水耕地景中蚊幼蟲,且生存水質與蚊幼蟲相似。未來可大範圍投放渦蟲,評估是否能有效抑制蚊幼蟲。本研究另一目標為確認渦蟲消化蚊幼蟲機制。由薄層分析法發現渦蟲黏液需長時間才能水解少量的幾丁質,推測其主要行體外物理消化蚊幼蟲,化學消化則為協助的角色。以石蠟切片發現5 %福馬林加30 %蔗糖之固定液可切出完整的渦蟲咽部組織。未來將持續探討渦蟲消化蚊幼蟲機制,如確認渦蟲捕食蚊幼蟲時咽部肌肉組織變化,以及利用冷凍切片固定渦蟲捕食蚊幼蟲時當下組織,再進行染色觀察。

「錐」根究柢

我們研發「液壓手臂降落器」進行「圓錐型潛艇」的沉降實驗,發現潛艇以『頂點朝下』或『頂點朝上』的方式沉降至水底的姿態大不相同。本研究則讓潛艇以『頂點朝上』方式落下,它在水中會先180度翻轉後,再左右搖擺下潛至箱底,沉降路線猶如一個「?」-大問號,引發我們想對「問號」裡所隱藏的科學奧秘追根究柢! 研究中發現「圓錐型潛艇」的高度、斜邊長、口徑、重量、對稱性,都會影響其在水中的沉降現象,我們還利用潛艇頂點「朝上/朝下」而「有/無」翻轉現象的特點設計一款【翻轉力道量測儀】,而各式潛艇所量測出的翻轉力道竟與其在水中的翻轉距離有高度相關!最後在圓錐型潛艇上裁剪出V型、扇葉等變化,讓潛艇可在下潛過程中邊旋轉邊沉降!