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臺灣

「薈」萃一「碳」~以自組測試工具探討自製綠色蘆薈碳焦拉膜的功能

本研究利用蠟燭燃燒產生的碳焦,混加蘆薈及自製史萊姆開發為綠色產品~薈碳拉膜。研究中為取得碳焦,探討不同火源、吸附材質及離火焰高度對碳焦產生的影響,發現距離蠟燭火焰高度1公分處,以不鏽鋼杯底收集,可取得最多碳焦量。並以自組各種工具測試薈碳拉膜的延展性、隔熱及耐酸雨濕沉降等功能及運用電腦課所學編寫程式-程小奔進行RGB透光測試遮光效能。研究試驗出蘆薈碳焦拉膜的最佳組成比例為蘆薈:碳焦:自製史萊姆(20:0.6:10)。經與市面隔熱紙比較,蘆薈碳焦拉膜具有較佳展延性,防護酸雨濕沉降功能、遮光及隔熱能力佳,有取代化學隔熱紙的可能性,符合綠色化學節能、低毒、簡潔、可解原則,是值得推廣的綠色優質產品。

「蟻」來「蟻」去的行徑軌跡之研究

本文首先考慮一般高中生所學的平面向量坐標表示法來解決有關螞蟻行走路徑中的「有限行徑」坐標問題,接著再將此問題延伸至「無窮行徑」的情況下,我們分別應用幾何中的仿射變換與矩陣的對角化等兩種方法,解出收斂的點坐標之通式,並利用螞蟻行徑的終點來建構出對數螺旋曲線之通式,接著從平面坐標推廣至空間坐標,推導出空間中的仿射變換、飛蟻的收斂點坐標之通式與空間的對數螺旋曲線之通式,最後我們嘗試改變螞蟻行徑的規則,使得新的行徑終點可建構出阿基米德螺旋曲線。

液滴爆炸

本研究探討乙醇水溶液液滴於疏水流體表面之分裂現象。此現象可利用揮發造成乙醇之濃度梯度所驅動的表面張力梯度來解釋,此現象又稱為馬倫哥尼效應(Marangoni Effect)。液體為達到最低表面能而改變表面積的普托瑞立不穩定現象(Plateau Rayleigh Instability)也可以做為液滴分裂的解釋之一。 在研究中,研究團隊發現溶液在油面上會隨時間分裂出子液滴,並對於最終子液滴的半徑與分裂現象分別進行定量與定性之探討。本研究於先遣實驗中發現乙醇水溶液濃度之臨界下限為65%~67%重量百分濃度,並以大於(含)此濃度之溶液進行關於乙醇濃度、溶液體積與油層厚度、油層黏度四項參數對於最終子液滴半徑、分裂時間、液滴最大擴散半徑與擴散半徑演變之影響,也針對與參考文獻所選用液體不同深入探討異丙醇與乙醇的蒸發速率的差異如何影響實驗結果。

歐德斯-史特勞斯猜想之探討

歐德斯—史特勞斯猜想又稱為 4/n 問題,其內容為對於所有正整數n皆滿足 4/n=1/a+1/b+1/c ,其中a, b, c為正整數。於19世紀提出並在當代引起討論熱潮,至今此問題仍沒有完善的證明方法。經過查閱文獻資料後,我們發現他人研究重點著眼於如何將正整數n以同餘分類,且並未獲得一個系統性的研究結論。研究內容多執著於如何解決此猜想而非探討問題本身的規律性及各項性質。 此外,他人研究少有討論正整數n的解數者。因此本研究將方向設定在n, a, b, c的可行解數量。透過特例解切入n, a, b, c的表示方式,使問題簡化而較易於討論。以求對證明此猜想有所貢獻。

音酵交響曲~探討音樂對酵母菌生長的影響

音酵交響曲探討酵母菌與聲音三要素的互動關係。本文主要研究音色、響度、音調與酵母發酵之變化情形,利用不同聲音刺激探討對酵母發酵過程是否產生影響。在控制組樣本中,酵母發酵過程大概會在50-70分鐘達到高點,並隨時間而逐漸下降。在木琴組別處理之下,發現木琴低音小聲處理之下效果最好;在胡琴組別中,以胡琴低音中聲處理下能提升發酵效果;在鋼琴組別中,在鋼琴高音大聲中能提高酵母發酵體積;在低音組別中探討響度的變化,發現小聲對酵母菌生長最好;在小聲組別中探討音調的變化,發現低音對酵母菌生長最好;在低音組別中探討音色的變化,發現木琴對酵母菌生長最好。故音色、響度、音調確實可以影響酵母的發酵速率。

探討不同料理方式對海鮮中微塑膠量的影響

微塑膠是小於5毫米,呈線狀或塊狀的塑膠微粒。本研究以文蛤、鮮蚵、白蝦及鳳螺為材料,探討海鮮體內微塑膠含量,並模擬日常使用的不同處理方式,及不同部位進行微塑膠含量比較。研究顯示白蝦及鳳螺體內微塑膠含量明顯高於文蛤及鮮蚵,而單位重量所含的微塑膠量,鳳螺遠高於其他三者。在不同料理方式的比較中,發現吐沙可減少文蛤體內微塑膠,但使用玉米粉清洗鮮蚵則沒有顯著差異。在不同身體部位的比較中,蝦頭的微塑膠含量較蝦身及蝦腸高,若以單位重量計算微塑膠含量則是蝦腸最高。鳳螺的螺身以及螺腸所含的微塑膠量約相同,但螺身的纖維狀微塑膠比例較螺腸更高。本研究顯示,料理海鮮前若進行適當處理,應可減少人體攝入的微塑膠含量。

語音情緒辨識之研究

情緒辨識是增進人際溝通的重要能力。如生命線、電話客服等應用情境缺乏表情、肢體語言等輔助時,單以語音進行情緒辨識有極高的實用價值。 本研究探討比較支持向量機(SVM)及卷積神經網路(CNN)兩種機器學習方法於訓練「AI語音情緒辨識」分類器模型的表現。我們採用SAVEE和RAVDESS兩個英文語音資料庫,並自行製作與標註「逼逼中文情緒語料庫」。研究結果顯示SVM對SAVEE資料庫單一情緒的辨識正確率達84~94%,個別錄音員正確率達75%,超越官網紀錄的73.7%。同時,實驗顯示深度學習的模型在訓練資料不足的狀況下,反而相對遜色。

全向型風力發電機設計研究

本研究設計十個實驗討論風力發電部件的效率,首先探討垂直型風力發電扇葉(Vertical Axle Wind Turbine, VAWT)結構如何搭配外部全向型導風罩充分利用風能。我們研究全方位來風皆能產生正向力矩的VAWT,並設計出只要有風就可以正轉的VAWT,此外並設計扇葉副翼增強發電效能。並探討如何搭配外部導流板(Guide Vane, GV)裝置加強扇葉轉動以獲致最佳發電效能,我們整合水平和垂直型兩種導風裝置,可以將全向來風(Omni-Directional Wind)皆有效引導至推動VWAT之正向力矩,與用於發電。我們製作的風力發電機體積小效率高能利用各方來風,可將風力發電化整為零達成自主發電的目標,非常適合臺灣都會區風力有限以及建築物密集的環境。

叱「渣」風雲-廚房廢渣再利用

學校五年級上學期的種植實驗中發現校園植物區的土壤太硬,因而思考加入廚房廢渣加以改善,但常見的廚房廢渣除了種植外,在驅蟲、吸濕、吸油也有效果,本研究選擇咖啡渣 、茶葉渣、蛋殼、甘蔗渣進行實驗。 研究結果發現:在種植方面,蛋殼與培養土比例2:8最佳,甘蔗渣與培養土比例3:7最差;而咖啡渣與培養土比例3:7及甘蔗渣與培養土比例2:8時,莖的生長長度最長;茶葉渣未觀察到因比例不同而不同的現象。廚房廢渣在驅蟲能力方面,咖啡渣最佳;吸濕能力方面,甘蔗渣最佳;吸油特性方面,甘蔗渣最佳。蛋殼除了在種植方面有耀眼成績外,在研究的另三項表現都最差。 經本研究探討這四種廢渣後,我們發現廚房廢渣一點也不廢,全是寶啊!

Thigmokinesis對多霜蠟鼠婦及光滑鼠婦交替性轉向反應的影響

本研究探討多霜蠟鼠婦及光滑鼠婦是否具有Thigmokinesis,並且此行為是否與鼠婦的交替性轉向反應有關。在選擇室實驗中,5分鐘內有96.7%,10、15分鐘內有86.7%、93.3%的鼠婦選擇停棲在粗糙表面,且在無轉彎的T字迷宮中,有95%的鼠婦在轉向時會受到粗糙面的影響,且當表面越粗糙時,鼠婦轉彎角度越大,此確立Thigmokinesis與鼠婦的轉向反應有關。我們進一步探討外在刺激的影響,發現有73.3%的鼠婦受到外在刺激後,會產生交替性轉向,且當強制轉彎次數增加,鼠婦的交替性轉向反應頻率也增加,因此證明除了強制轉向次數外,外在刺激與牆面的粗糙程度也是影響轉向反應的因素之一。