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臺灣

妙絕「吾」生「筆」~水擦環保粉筆之效能探討

本研究利用碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦、樹脂、蠟、色素、蛋殼、粉筆灰等研發環保新粉筆,且透過自繪粉筆檢測裝置,測量其書寫狀況。研究發現碳酸鈣粉筆容易書寫、且清楚,但易掉粉。硫酸鈣粉筆:質輕堅硬、抗變性高。二氧化鈦粉筆容易書寫,寫灰度極高,但較軟易碎。碳酸鈣:硫酸鈣:二氧化鈦:水=3:1:11:8整體效果佳。添加樹脂、水溶性蠟可以提升粉筆的抗變性且使書寫清晰。使用各色顏料色素可調和粉筆顏色,其中薑黃粉的調色較果最好。與市售粉筆比較,自製粉筆的書寫的附著率、寫灰度、擦灰度皆為第一名具有良好的市場價值,而在自製粉筆中添加蛋殼、粉筆灰回收再製作,是環保可行的方法。

家庭式簡易高效能精油萃取裝置研發

本研究以手邊可得家庭五金材料,自製簡易精油萃取機,以不同冷凝方法和機體結構,架設有效自製精油萃取機。不同於傳統畢氏冷凝法及水冷式冷凝法,自製風冷式冷凝裝置在機體上方設計小進口通入冷風,以鋁箔紙包覆不鏽鋼油漏形成冷凝夾層,應用氣體自由膨脹原理達最佳冷凝效果,萃取效率較市售裝置提升16%,但價格為1/10。以茶樹精油進行自由基清除測試及抑菌能力評估。實驗結果顯示,自製茶樹精油抗氧化力較市售精油高19~27%。抑菌測試可知,自製茶樹精油濃度100%組別,抑菌效果為75%乙醇之4倍。本研究研發之自製精油萃取機,可供一般民眾架設家庭簡易萃取裝置參考。

探究離岸風機水下基礎之穩固度~以雲彰沙脊北側海域為例~

本研究以雲彰沙脊北側海域為對象,透過觀察風機模型的傾斜角度,來探究該震度、地層結構粒徑大小及風機水下基礎結構之間的交互關係。 我們分析實驗數據後發現,離岸風機的傾斜角度和震度呈正相關,也發現當水深大於沉積物深度時,風機模型傾斜角度會有明顯的變化。且我們發現當上層砂石孔隙率越高時,風機越容易發生傾倒的狀況。而後,我們也比較四種不同的水下基礎結構,並以單樁式為原型,優化出了三種不同的水下基礎結構,最後也透過改變接觸砂石的表面積,改善了風機的穩固度。

羽重心長-探討羽球重心對於其飛行的影響

羽球是容易上手的運動,但易受風影響,因此都在室內活動。為此我們想製作出能在戶外打的羽球,讓這項運動可以走出戶外。我們參考「風羽無阻─戶外低風阻羽球研究之初探」的作品,但發現此作品實驗數據有些不符合邏輯(如面積愈小,應該會愈抗風,但實驗結果並非如此…)。我們推論是「重心」所造成,所以想藉由改變重心來探討重心對於羽球飛行能力(包含飛行距離、偏移量、與飛行速率)的影響。本實驗發現,將羽球或塑膠球做對稱性修剪,以減少羽毛受風面積,將重心改至距離球頭2.9公分的位置,均會使其偏移量減少,飛行較穩定且飛行距離較遠。羽球和塑膠球的重心往球尾移動1公分不管在哪種風源下,比重心往球頭移動1公分飛行都較穩定。

吸奇杯墊

本作品探討如何利用粉筆灰、蛋殼等環保材料做出實用且吸水性佳的杯墊。實驗成份具有小孔隙,正好迎合水無孔不入的特性,然而各式材質之間的比例分配,卻大大影響成果。我們發現各式材質之間呈現微妙的合作關係:材料比例懸殊者,都無法有最佳效果,粉筆灰與蛋殼之間如此(比例5:5最佳),為了加強杯墊硬度加入水泥、石膏亦是如此,石膏比粉筆灰蛋殼5:5最佳。即使是蛋殼粒徑大小也以200目為界,超過200目則表現力下降。在功能優化方面,厚度越厚者雖不易碎裂,但有易打翻的危險,因此建議厚度為1-2公分。增加防滑墊及泡棉底座皆有效提升杯墊防滑及防摔能力,反觀木板效果較差。經研究不僅證明環保杯墊的吸水成效,更具多元應用的發展潛力。

踢出完美曲線~足球香蕉球運動軌跡的物理探秘

常常在足球比賽過程中,看見踢定位球時,球在空中劃出弧線後進球得分,實在令人著迷。這美妙的弧線球是如何踢出的呢?本研究係運用所學過「槓桿原理」、「輪軸裝置」等省力原理,自製一臺「足球發射器」,藉由實驗得知足球香蕉球飛行的情形,並印證其中原理。 本次的實驗結果,當鞋面偏角設定為30與45度時,踢中球的第5點(足球正視圖的中心點往右3公分的垂直線及往下3公分的水平線之交點),以及將鞋面偏角設定為30及60度踢中足球的第6點(足球正視圖的中心點往下3公分的點)時,能讓足球產生較大的向左彎曲的情形。期能讓學生能透過更科學、更有效率的方式 來學習踢出「足球香蕉球」,也能體會更多的踢球樂趣喔!

雲端都市垃圾資源回收警示及清運排程系統之研究

本研究設計一個可以感測容量及感應開闔的垃圾桶,透過雲端接受各地垃圾桶的容量及使用狀態,回傳到中央戰情室統整訊息以編派人力進行回收,提高回收服務及效率。利用超音波模組感測到有人接近時驅動伺服馬達打開垃圾桶,以非接觸的方式讓使用者可以丟垃圾或回收物,另外於桶內放置超音波偵測容量,用紅藍綠三色LED顯示使用容量,桶滿的時候可控制不打開蓋子。垃圾桶的資訊會透過ESP8266 WiFi模組,利用MQTT通訊協定傳送到Node-Red建立即時的戰情室中央監控,用Line Bot發出即時訊息通知工作人員,整合的雲端物聯網系統,可以得知各個垃圾桶的狀況,達到減少人力成本及即時管理垃圾及回收物達到環境整潔並提高服務品質的目的。

菇光十色-秀珍菇中醣類與蛋白質含量探討

本研究選擇秀珍菇作為研究的題材,藉由不同波長(白光、藍光、綠光、紅光)與不同瓦數(9W、3W、1W)低溫型 LED 燈照射(每日12小時,共5天)菌菇太空包,發現在高瓦數(9W)的燈照下其生長最快、3W次之、1W最慢;另在藍光下,秀珍菇生長最茂盛-蕈柄最為茂密粗壯、蕈傘顏色最深,次為白光、再者綠光、紅光下的生長則最慢-蕈柄較稀疏且細、蕈傘顏色最淺。 接續將採收的秀珍菇(以低溫烘乾<40℃),取單位乾重(0.5公克)分別檢測其蛋白質及醣類的含量進行比較,其結果發現蕈菇在紅光下生長其含醣量較高、綠光次之、再者白光、末者藍光;而蛋白質含量由高至低依序為藍光、白光、綠光、紅光;相同色光不同瓦數下的含量分析結果顯示,含醣量以低瓦數較佳,蛋白質含量以高瓦數較佳。

兄弟你說我來求

此研究之目的為探討二階不定方程式解之關係與 PyThon 程式解方程式。我們從找出部分初始值開始,再找出遞迴關係及一般式。並提出假說,找出除了遞迴式與一般式以外的其他關係。內容包括: 一、 a2 - 5 = b·k) b2 - 5 = a · k {2 的正整數起始解,及一組解中每個值的相互關係。 二、找出關於多組解的關係。 研究過程中發現許多國中課本沒提到的著名的數學特有名詞與本研究相關,如: 費馬小定理、模數(mod)、丟番圖方程式、牛頓一次因式檢驗法。

簡易製備石墨烯量子點與應用於細胞成像之探討

我們選擇使用氧化石墨烯作為本次實驗的材料,利用強氧化劑和硫脲切割氧化石墨烯 (GO),得到石墨烯量子點 (GQDs),根據量子的尺寸效應,合成出的量子點越小,放光越藍移;量子點越大,放光越紅移。由於我們想將石墨烯量子點發光的特性應用在細胞成像,因次我們透過改變各種變因,得到放光 700 nm 的石墨烯量子點。由於紅外光可穿透較深層的皮膚,產生膠原蛋白,對於醫療上的應用有極大潛力,我們將合成出的石墨烯量子點加入海拉細胞中,使細胞產生胞吞作用,並且比較四個不同樣品,GQDs 20 min、GQDs 1 hr 30 min、GQDs 20 min + biotin、GQDs 1 hr 30 min + biotin,透過儀器鑑定得知細胞對 GQDs 1 hr 30 min + biotin 的接受度較高,再將獲得的結合石墨烯量子點的細胞應用在細胞顯影上。