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臺灣

水力懸浮運動及其特殊進動現象之研究

觀察到圓球及圓盤在水柱上懸浮(Hydrodynamic Levitation)之特殊情形,本研究探討此現象並提出相關解釋。經由實驗發現圓球放置高度並不會影響其最終平衡高度,而水柱高度與圓球平衡高度則呈線性關係;水柱流量愈低,不同於我們實驗前所想像的,其最終能平衡的水柱傾斜角度反而越大;隨水柱傾斜角度愈大,平衡高度即隨之增高;圓盤轉速與水柱切線速度大致相同,透過此結果,我們推論出造成此現象的主要原因,是因附著於圓球上的水對其產生的附著力,而與一般人猜測的康達效應(Coanda Effect)較無關連,我們從而深入分析此現象的細節,並得出一些意想不到的結果。本研究中,最為特別的是,實驗中遇到的奇特進動現象,看似複雜、無規律的運動,我們透過高速攝影機,深入觀察此一系列特殊的進動,竟發現其中規律的運動規則,所以我們進而推論其力學特性,藉以解釋此現象形成原因。

當渦們酮在一起-金狗毛蕨對渦蟲再生能力的探討

本研究在探討台灣金狗毛蕨萃取物對於渦蟲傷口再生的影響,中醫認為金狗毛蕨具有抗菌效果,因此本研究同時分析了其根莖與茸毛中的酮類和酚類成分含量,並測試了其抗氧化能力。研究發現: 1.50%乙醇萃取液,金狗毛蕨具有最高的總酚類化合物萃取量,且透過延長萃取時間至3小時,萃取量將提高。 2.其含有豐富的總類黃類化合物,特別是在50%乙醇或純水溶液萃取情況下。 3.95%乙醇或99%甲醇萃取的金狗毛蕨溶液,顯示出極佳的抗氧化能力。萃取液在稀釋至0.1%後,對渦蟲傷口的再生效果特別顯著,尤其是95%乙醇與99%甲醇萃取液。 4.渦蟲再生試驗主要觀察尾段長出眼點的時間,以95%乙醇萃取液以及99%甲醇萃取液的渦蟲再生效果最好,能夠明顯縮短眼點的再生時間。

「魚」「龍」共舞-製作花青素魚鱗凍之探究與分析

魚鱗是很好的食材,製作成魚鱗凍費時費工,只好丟棄;我們想透過科學探究,找出省時省力的方法製作營養價值高的魚鱗凍。實驗前製作SOP,可降低操作誤差,提高實驗的再現性;實驗後針對結果及問題討論並提出對策,由結果可知探究方法是正向且有效率的。 本探究分成三大部分,第一部分是找出壓力鍋熬煮的最佳條件、魚鱗研磨時間及魚鱗與水的比例。第二部分是自製和市售魚鱗凍的差異比較,結果顯示自製的數據均優於市售(密度增加1.2%、固含量增加188.8%、熬煮時間節省62.5%、抗氧化力提升17.9%)。第三部分是比較不同花青素水果的抗氧化力,再以抗氧化力較佳的水果製作成花青素魚鱗凍。最後由紅色火龍果魚鱗凍勝出,也就是我們的研究主題「魚」「龍」共舞。

新式複合顏料

上美術課時繪畫有許多缺點例如乾燥時間不易控制、要長久保存需要加保護油,放置地點要控制溫濕度等。我們的實驗想要製作可以簡單長期保存的顏料,首先尋找高分子聚合物酚醛樹酯當基底,加入穩定的亞麻仁油以及異丙醇當溶劑、再添加色料,最後加入可以均勻混合溶液的乙酸異戊酯來製作成顏料,此顏料黏性適中能畫在各式材料,例如畫紙、玻璃板等上面,且具有塑膠特性,如果沒有被太陽光長期直接照射,不容易分解、退色、發黴、不被蟲咬、不會發黃、變色或裂開。可以取代油畫與壓克力顏料。此外可以精簡油畫器材,方便攜帶,減少運送的重量與體積,可以解決油畫從中世紀以來的長久問題,為美術材料一大突破。

運用Arduino控制Scratch—為身心障礙兒童打造手眼協調和專注力訓練的體感遊戲

本研究針對身心障礙兒童設計具有趣味性、能練習不同動作的體感遊戲進行訓練。並致力確保這方案的順暢和可行性,改正軟硬體缺失,簡化製作流程,讓有需求的人能輕鬆複製、修改,發展更多有創意的輔具,幫助身心障礙兒童。 體感遊戲以Arduino搭配感測器,發送鍵盤指令控制Scratch。其中「切水果遊戲」利用超音波偵測手勢模擬切水果,訓練手部粗大動作;「瘋狂俯衝遊戲」運用傾斜陀螺儀和轉動光柵控制飛機方向和速度,搭配ESP32藍芽無線控制,訓練手腕、手指精細動作。 進行「轉移積木測試」評估,手眼協調和專注力較前測進步7%~56%。對兒童,這不是枯燥輔具練習,而是遊戲挑戰,受測者更有信心且樂於訓練,全程充滿歡笑。

探討海藻酸鈉與卡拉膠對角膜塑型片表面物化性質之影響

角膜塑型術的原理是於夜晚睡覺時,採用多弧的逆幾何設計來壓迫角膜,使角膜表皮細胞重新排列以達到矯正的效果。然而在夜晚配戴期間淚液分泌物會吸附於角膜塑型片表面,造成角膜擦傷、感染。本研究探討多醣類對角膜塑型片表面淚液分泌物之吸附的影響。從實驗結果中可以看到淚液分泌物會隨天數而堆積於鏡片上且表面粗糙度有大幅上升趨勢,在進行了市售主流系統產品之測試後發現其清潔效果並不顯著,而我們藉由蛋白質、脂質濃度分析、掃瞄式電子顯微鏡觀察及表面水接觸角觀察可以得出加入多醣類(AA/CRG各4.5mg/ml)的複方清潔可以最有效的提升清潔效果。未來我們期望可以將多糖類複方清潔液帶入安全性評估及成本分析並成功商品化。

欲顏又紫追根究柢 - 紫葉酢漿草的抗逆境研究

本研究主要以紫葉酢漿草為研究對象,探究其處在日照、酸鹼度和水分等不同逆境時的形態與生理反應,同時以黃花酢漿草作為對照。 研究結果顯示,除了形態上的差異之外,當日照縮短,紫葉和黃花酢漿草的葉內色素含量會先增後減,但紫葉酢漿草的色素分解速度較慢。同時,葡萄糖與花青素含量的變化趨勢呈正相關,與防止光抑制作用產生有關。 在不同酸鹼度影響下,紫葉酢漿草較不耐酸性,此時的花青素含量最低,但葡萄糖最高。而乾旱一個月後,部份葉片會變色或萎蔫,葉內的各類色素含量皆變低,但葡萄糖含量會增加。此時花青素與葡萄糖含量呈負相關。因此,除葉綠素a含量外,利用花青素與葡萄糖的比例關係,未來應可發展成植物是否處於逆境的有效指標。

塵埃落定

細懸浮微粒對健康的傷害眾所周知,各種形形色色的空氣清淨機應運而生,其中一般家庭用的空氣清淨機以濾網式過濾為最大宗,不管是單層濾網還是複合材質濾網,普遍都存在濾網過濾效能不佳的問題,本研究透過對各種空氣污染防制設備的研究,研發出一套新型的空氣清淨裝置,透過這套設備能夠有效的提高濾網使用效能,並對各種細懸浮微粒更有效的攔截。同時我們對這套設備進行優化讓它能夠進行遠端遙控與監測,更加方便使用者進行空氣品質管理。

「坐」不兩立

一群人依序入座在r列c行的座位中,每個人都盡可能地不坐在其他人的旁邊。我們定義在某一入座順序中,入座時的座位,相鄰座位都還沒有人入座,此時我們稱這個座位為滿意座位,否則就稱非滿意座位。明顯地,滿意座位不能與其他的滿意座位相鄰。而滿意座位分布狀況就是圖論中的極大獨立點集問題。 我們先以Excel VBA程式進行模擬,對座位排列進行確認及優化,再利用程式模擬的結果及根據極大獨立集定義,探討極大獨立集的基數狀況。當矩形的列數和極大獨立集基數固定時,我們運用極大獨立集零件拼接的變化求出極大獨立集的排列數。此外,當極大獨立集基數固定時,極大獨立集圖形藉由獨立點移動而擴大的規則,我們意外發現其狀況與費氏數列有關。

藻紙如此,何必砍樹~探討利用三種絲狀藻造紙效果之比較

本研究採集三種絲狀藻,包含鞘藻(Oedogonium sp.)、剛毛藻(Cladophora sp.)、和黑孢藻(Pithophora sp.),利用這三種絲狀藻來製作藻紙,採用的製作程序是『採集原料→曬乾(或不曬乾)→漂白(或不漂白)→加熱(或不加熱)→打碎(不同時間)→抄紙→取出壓乾』的各種變化,製作了超過119張的藻紙,並和市售的影印紙比較外觀、重量、厚度、透光度、吸水性、吸油性、抗張力性、耐折性等性質,認為藻紙的品質不會比一般的手工紙不好,如果可以針對製作原料和製作程序多作試驗探討,一定可以做出品質非常好的手工紙張。利用絲狀藻為原料來製作紙張,除了減少樹木的砍伐,而且因為製作的過程不需要為了溶解木質素而使用鹼液,可以降低對環境的影響,是值得推廣的一種造紙原料。