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臺灣

自動機電控制拉張結構平衡桌

本研究利用開發板Micro:bit與拉張結構,製作可自動平衡的桌子。我們依桿弦相對位置,將拉張結構分為兩種,並且探討這兩種拉張結構的平衡與承重力。依照結構承重能力均勻與否以及結構是否容易達成平衡,採用型二拉張結構(指弦在上面,以桿支撐整個拉張結構)為自動平衡桌的主體。自動機電控制的程式部分採用決策樹的邏輯策略取代數學上的繁雜運算,達到自動調整伸縮桿,取得桌面平衡,並期望可延伸到生活上相似環境下的應用。

探討海藻酸鈉晶球與甜菜紅素晶球移除重金屬離子之能力

本研究應用海藻酸鈉和甜菜紅素螯合重金屬能力及海藻酸鈉交聯作用製作海藻酸鈉晶球。並將富含甜菜紅素的火龍果汁稀釋液與海藻酸鈉混合後做成甜菜紅素晶球,比較兩種晶球在不同條件下移除銅金屬離子能力,得知兩者在不同濃度之銅離子溶液中靜置40分鐘反應可達平衡。且由溫度效應、酸鹼效應及濃度效應之實驗結果得知在25℃,pH=5,不論100或1000 ppm Cu2+,皆為甜菜紅素晶球移除率較海藻酸鈉晶球優。不過當高溫、強酸及保存多天的條件下甜菜紅素晶球的移除能力會逐漸下降。另外,比較晶球在25℃,pH=7下,移除1000 ppm不同重金屬離子(Co2+、Ni2+、Cu2+)之能力,得知甜菜紅素晶球的移除率皆優於海藻酸鈉晶球;此外,海藻酸鈉晶球移除能力為Co2+≅Cu2+>Ni2+;而甜菜紅素晶球移除能力為Cu2+>Ni2+ >Co2+。

探囊取水-探討雙層膜水膠囊的製作方法、保存方法與各項測試

本研究針對製作水膠囊的方法做測試,突破Ooho的作法,建立最佳雙層膜水膠囊的製作模式,並歸納出製作雙層膜水膠囊的理想濃度為0.5~3.0%的海藻酸鈉水溶液與0.8%、1.0%的氯化鈣水溶液組合。如果浸泡在0.2%氯化鈣水溶液中並冷藏來保存10天,水分的流失率只有6.8%,且不易破裂。至於耐力測試,以1.0%的海藻酸鈉水溶液所製造出的雙層膜水膠囊在耐重力478.2 gw、耐拉力212 gw及耐摔力16.8 cm測試中表現最佳。囊膜分解觀察結果,囊膜面積經過30天,在空氣中可分解至僅剩3.7%,既不占空間又環保。至於水質測試,雙層膜水膠囊水的pH值、總硬度、TDS測試都符合飲用水質標準,大眾可以安心食用。最後飲料膠囊的成功開發,更可以提高大眾接受度,達到環保減塑目標。

「你是我最甜蜜的量子糾纏,讓我們還給這世界一彎乾淨的河水吧!」-物聯網智慧濾水裝置

工廠所排放至河川中的工業廢水會對我們身體健康造成危害。本研究是提出一款具備自動替換濾心功能並結合IoT概念的濾水裝置,本設備是從化學、硬體與軟體三個面向進行整合。首先我們以具備高孔洞性的海藻酸鈉晶球,固化可用於吸附重金屬離子的吸附劑-幾丁聚醣[1],製作出一款適配於我們濾水裝置的濾心,能在軟硬體兼備下藉EDTA脫附而達到自動替換濾心的功能。本設備崁入具高度自動化的程式,能在無人操作情況下,實現自動監測及水質分析,此外,以簡單可視化的網頁的方式呈現給使用者瀏覽。本設備的硬體則是與軟體搭配而成的高客製化成品,相較於目前市面上的現成硬體,擁有更小的體積及更低廉的價格,且能針對本研究的需求,作到最佳化的設計。

探討IOD現象對熱帶氣旋之影響

本研究意旨探討印度洋偶極震盪(IOD)與北印度洋熱帶氣旋之間的關係。因氣旋原始數據過於複雜,在簡化氣旋各項數據後與再與不同IOD年份做比對,找出IOD與氣旋間 的趨勢,並以T檢定驗證兩者間關係的信心度,增加研究可信度。 研究結果顯示發生印度洋偶極現象的年度,其年最大氣旋強度平均值與年總氣旋能量指數平均值,均顯著高於正常年。且東印度洋生成的氣旋傾向生命周期較短但強度較強,西印度洋生成的氣旋則傾向生命週期長而強度較弱。

AI影像辨識輔助視力量測系統

近年來因為COVID-19緣故,學生線上學習的比例提高,但礙於疫情無法頻繁至眼科做視力追蹤,故本研究利用Yolov3建立可辨識手勢的AI模型,並結合視力量測規則,研發出無人協助即可達成即時量測視力的人工智慧系統。 研究結果顯示,本系統所得之視力檢測值平均準確度可達96.645%,相較傳統量測視力之總誤差平均值僅有0.096,且每人次的量測時間僅需約五分鐘。完成檢測後,系統會自動將量測結果上傳至雲端資料庫,並可利用本研究設計的視力追蹤App進行視力變化查詢。 綜合上述,本研究可在一般家庭裡使用、紀錄及追蹤視力變化,未來更期許可進一步配合使用在醫療診所或學校,協助醫護人員量測視力,減輕醫護人員的工作量。

「紅」「輻」齊「天」- 紅外線溫度計測量雲底高度與其測量誤差變因之探討

本研究探討手持式紅外線溫度計做為低雲雲底實際高度測量的可能性,並探討其中可能影響紅外線溫度計測量之因素。我們發現:若直接以紅外線溫度計測得之雲底溫度換算高度,其與實際高度相差甚多。我們模擬測量雲底時的情形,探討比雲底高溫之空氣對於紅外線溫度計的影響。對大氣吸收與放射紅外線設計了兩種實驗加以了解。我們認為:當我們使用手持式紅外線溫度計測量雲底溫度時,雲底所發散的紅外線大部分被靠近雲底之大氣吸收,實際測量時雲底溫度高估之結果,應為紅外線溫度計視線範圍內靠近地表之大氣輻射紅外線總量綜合之結果,難以測量到雲底所發散的紅外線。

「圓」生「圓」聚,「圓源」不息 一 圓外切n邊形與其旁切圓的性質探討

1.根據數學傳播期刊第43卷第2期中胡穎老師發表「圓外切四邊形涉及旁切圓的一個性質」[1]的關係式,把它從原先應用在圓外切四邊形,推廣至圓外切n邊形中,發現涉及圓外切n邊形的旁切圓不只在其周圍的第一層,而是到了第二層的旁切圓,也依然產生規律的關係一般式。 2.承1,所有第一、二層旁切圓半徑、面積和周長間,存在特定的規律性。 3.承1,所有第一、二層旁切圓的切點三角形,最外側邊上的高之間,有特定規律的等量關係式。 4.承1,與第一、二層旁切圓有關的「心頂點三角形」和旁切圓內切點三角形面積的比值有漂亮的乘積關係一般式。 5.延伸原本只討論第一、二層旁切圓,並推廣到第k層旁切圓,同時提出k、n的數學關係一般式。

who「焦」軟殼蝦? 蛻殼與異性互動對螯蝦類焦慮行為之初探

前人研究證實電擊與同性競爭會造成螯蝦焦慮,不過這些研究沒有考量蛻殼週期的干擾,異性互動的研究也少見,因此本研究將探討蛻殼與異性互動對螯蝦互動行為與類焦慮行為的影響。我們以互動缸來觀察公、母螯蝦的互動行為,透過十字迷宮進行類焦慮行為評估,再以X光拍攝胃石判讀蛻殼週期。結果顯示,蛻殼期與間期的公、母螯蝦有不同的互動行為,蛻殼蝦和異性互動總量低,且有互動之蛻殼蝦所誘發的類焦慮行為較為明顯,顯示蛻殼與與互動都會造成螯蝦焦慮。螯蝦體型會影響拒絕行為,大螯蝦以推離為主,小蝦則迴避比例較高,類焦慮行為則沒有顯著差異。此外,大公蝦與小母蝦互動較容易交配,但體型差異、是否交配與類焦慮行為的關聯尚待進一步釐清。

「氧」添藏「酵」

在學製氧時,老師說近三十年的教科書多用紅蘿蔔做實驗,直到五年前,各教科書都改用金針菇,原來是第五十四屆全國第一名科展作品的貢獻。金針菇取代紅蘿蔔,是因為用量比較少嗎?還是反應比較快呢?我們很好奇這兩者的差異,希望透過實驗找出更快分解雙氧水的方法。查資料後發現,大多催化劑製氧效果都無法與實驗藥品二氧化錳相比,當然包括金針菇,但是二氧化錳屬於化學藥品,又是重金屬,對環境會造成汙染,要特別處理。經我們反覆研究實驗後,找到酵母菌能取代二氧化錳快速大量製氧,不但只需用低濃度的雙氧水,準備實驗材料又非常的方便便宜,這個發現除了可以用於國小、國中甚至高中的製氧課程,環保又經濟的實驗優勢,相信是無法被取代的!