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臺灣

天然的風扇-黑白條紋的空氣對流

全球暖化越來越嚴重,想知道黑白條紋是否有助於空氣的對流或升降溫,可以減少能源消耗和耗電的降溫設備等。此研究在木板上塗黑白條紋的油漆,利用粗細、顏色,測試木板的升、降溫速度。並利用紋影法觀察氣流的變化。 研究發現,任何顏色的木板都有氣體的流動和對流。其中,有黑白條紋的對流較其它明顯。也發現,黑色區塊越大對流就越強烈,如果在黑色的區塊加入適當的白條紋,對流效果比純黑色強。 最後發現,粗黑細白氣體的對流效果最大,升降溫最快,可用在一些需要快速升降溫的物品。例如:太陽能板、杯子。細黑細白條紋升降溫最慢,可用在一些需要保溫或維持溫度的產品,例如保溫箱、孵蛋箱等設備,這樣不僅可以節省電費,讓生活變得更舒適。

奈米銀螢光增強機構之氣體感測

本研究的主要目標是利用奈米金屬團簇的特殊性質,以及與螢光分子的交互作用,來製作小巧的氣體感測裝置,以解決大型儀器太難攜帶的問題。研究內容分為三個部分,首先為「有機相螢光複合材料之合成」,我們藉一系列實驗探討最佳的合成方法與材料配製,以最佳化其感測性能;其次為「微小化自組感測裝置之製作」,我們設計製作並改良感測裝置以及輔助感測的電路,並用3D列印技術印製標準化感測器;最後一個部分為「氣體感測數據分析」,以自組感測裝置進行九種有機氣體的感測。我們通入有機氣體使螢光訊號增強,重複數次,以要求感測的再現性,並改變感測濃度,以建立各種有機氣體的感測檢量線。最後,我們分析數據,以深入了解此種材料的感測性質。

鈷化合物與鈷配位化合物的顏色探討與應用

本次實驗主要討論鈷化合物與鈷配位化合物的顏色變化,透過實驗中改變藥品劑量、加熱時間以及加溫時間後得到反應的最高產率,並觀察鈷化合物顏色的變化情形,改變反應物的量不會造成顏色變化,製作過程中改變加熱時間對顏色變化也不會改變,而鈷綠顏色在溫度高時會變成黑色,而鈷配位化合物鈷黃在高溫時會產生顏色變化。 在加熱過程中我們發現鈷黃顏色有明顯的漸變,在100~190度之間顏色變為橘色,而190~240度之間會呈現咖啡色 ,大於240度粉末會呈現黑色,當溫度在100~190度內,冷卻後橘色粉末會變回黃色。故把鈷黃塗在紙上,做成檢測排煙管溫度的試紙來應用,也利用此變化現象做成會變色的圖畫跟火災時門的簡易溫度檢測。

高鐵行經嘉南地區之高鐵低頻震動波

當高鐵行經地層下陷明顯區域、或土壤液化中高潛勢的沖積層時,行車的車身震動會更劇烈嗎?本研究基於這樣的動機,經由測量高鐵沿線不同區段的震動訊號,了解各段的震動特徵。 本次研究使用微機電加速計(MEMS sensor)來量測高鐵行經左營至台北路線上車廂內之震動,並利用QCN Live軟體分析波形,分析行經各站間之頻率與振幅特徵,結果發現,行經台南到嘉義、嘉義至雲林、雲林至彰化三段路線的震動,在濾波0.5-4.0 Hz之平均振幅大於其他非地層下陷與土壤液化地段,同時我們也發現低頻振動的最大振幅在列車行經土壤液化區時有顯著的增加。

潮鳴電摯

本研究主要探討台灣西部鹽楔型河川是否能進行鹽度差發電。首先找出最適合的電極材質,並運用不同鹽度搭配RO水,模擬上下游之鹽度差發電與不同鹽度的搭配組合,模擬表底層之鹽度差發電。實驗顯示此方法可行且我們又從中調整發電設置,配合潮汐調查愛河河段鹽度後,選定中都橋、願景橋、龍心橋,觀察表底層鹽度與實際運用愛河河水進行鹽度差發電實驗,考量發電功率與穩定性,最終選址於願景橋,進行表底層之鹽度差發電,並計算愛河河段鹽度差發電之經濟效益。最後我們比較前鎮河、愛河及淡水河在大潮時從乾潮至滿潮河川沿岸表底層鹽度分布,並實際進行河水表底層鹽度差發電,比較兩者發電功率及經濟效益。

殼中生機──廢棄殼粉晶球戰勝重金屬廢液

利用身邊廢棄殼粉,包括蛋殼、花生殼及蝦殼,進行鐵、銅、鋅、鎳四種重金屬離子的吸附,藉由自製吸光度計、黃血鹽滴定重金屬離子形成錯合物,探討殼粉吸附重金屬離子的效果。結果發現,三種殼粉對重金屬溶液吸附能力為蝦殼粉>蛋殼粉>花生殼粉。蝦殼粉小晶球對硝酸銅的吸附率為220.0 mg⁄g蝦殼粉;蛋殼粉對硝酸鐵的吸附率為200.6 mg⁄g蛋殼粉;而花生殼粉對硝酸鋅的吸附率為112.5mg⁄g花生殼粉。不同殼粉對離子的吸附效果不同,蝦殼粉吸附能力為 Cu>Ni>Fe>Zn。包覆殼粉的海藻酸鈉小晶球吸附重金屬優於大晶球及純殼粉。包覆0.2 g蝦殼粉的小晶球,對硝酸銅的吸附較純殼粉提升約30.1%。第1型(純蝦殼粉)及第4型(蛋殼粉:蝦殼粉=3:1)海藻酸鈉小晶球對銅離子吸附效果最佳。

自製地震感測物聯網用於地震逃生(防災與減災)

921大地震時造成全臺大停電,在摸黑情況下逃生,容易造成重大傷亡。上科技課時,老師介紹有關智能家居的設備,我們就想到可以利用智能設備來自製地震感應器及自製模擬地震的震動平台,並且選定震度4級時讓地震感應器發出訊號。 我們利用家庭用電的配線來模擬居家環境。為了模擬停電狀態,我們將智能設備安裝在居家設備和UPS上。也透過各種通訊技術將各項智能設備進行互聯,並利用APP軟體設定條件,當地震感應器發生感應時會開啟相對應的條件,使智能燈泡和智能插座自動打開,指引臥室安全掩蔽處並發出警報聲。即使遇到停電的狀況,UPS上的照明裝置也會持續發亮指引安全掩蔽處及安全逃生的路線,以達到防災與減災的效果。

柏努利吸盤真厲害

生活有多元吸附物品方式,如磁力、吸力。而磁力只能吸附鐵和磁鐵或利用吸力抽取近似真空來吸附物品。當我們了解柏努利原理可產生吸力後,便想利用此原理製作吸盤,可輕鬆的吸起物品而不破壞物體表面,本研究結果發現1.在水管吸塵器和兩紙張吸引實驗中要先造成兩端或內外氣流速不同,造成壓差形成吸力現象。2.不同開縮口比較其吸管吸附水位產生壓差現象。3.柏努利概念吸盤吸附物面積需大於噴氣口尺寸,方可吸附。4.自製柏努利吸盤可吸附平均最大載重約191.22克且吸附平均落差高度可達84.3公釐。5.吸附物以重量輕、面積適中、粗糙面及吸附部位是平坦片狀為主。以上這些研究讓我們發現"吸力"的多元性,希望能更有效提供在日常生活中的便利性!

菌抑之蜂-牙膏與漱口水的添加物成分對口腔環境的影響

本研究旨在瞭解牙膏及漱口水常見添加物成分對口腔環境及對牙齒的影響。本研究分兩階段,先訪談牙醫師,根據訪談結果進行問卷設計,並以問卷回收所得結論為基礎,朝菌易生酸,酸損琺瑯質為實驗假設,經採集口中細菌,分別培養於不同條件的氟化鈉、木醣醇及蜂膠水溶液中,連續追蹤3天pH值及細菌量;以pH計測量pH值;細菌量則追蹤LB菌液的OD600吸光值,以混濁程度推估細菌量;結果顯示蜂膠在抗酸及抑菌上,皆是三者中最有效的,且與氟化物或木醣醇混合後,能發揮更好的抑菌效果。最終經豬牙實測,蜂膠確實減少琺瑯質侵蝕,蜂膠+木醣醇混合液相較對照組能減少豬牙56%的酸腐蝕量。本研究比較三種添加物,發現蜂膠都屬最好,推薦用於平時的口腔清潔使用。

淨塑小子-智慧家用洗衣機塑膠微粒清除系統設計之研究

觀察家中排出汙水中,近80萬條塑膠微粒來自洗衣間家用洗衣機。淨塑槽及鐵磁流體攪拌槽為滴濾式及攪拌式設計,組成家用洗衣機智慧塑膠微粒清除系統,濾網組使用物理性過濾攔截0.058mm以上的塑膠微粒,透過鐵磁流體攪拌器去除0.058mm以下塑膠微粒,八爪型攪拌槳大旋轉體積對於鐵磁流體與排水的混和均勻度最好,磁鐵與攪拌槳分離容易更換材料並便於進行鐵磁流體回收。Arduino掌控智慧節能系統及物聯網的運作,提供手機運作資訊,圖像式語言易於撰寫,透過伺服馬達轉動連結兩套系統,建構一套遠端監控智能運作的塑膠微粒清除系統,5分鐘可完成1.3公升之汙水清潔,聚酯纖維、尼龍、聚丙烯有接近100%的清除率。