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臺灣

白疏巨山蟻工蟻在新建蟻巢階段職務轉換

前人大多研究大型蟻群的職務 (task)分配,但對於新建蟻巢階段的研究少,因此本實驗想了解白疏巨山蟻(Camponotus albosparsus)新建蟻巢階段的職務分配。研究發現,在大空間中,蟻群會增加偵查時間,但不影響蟻群整體的職務數量,但工蟻數量增加時,會使每隻工蟻負責較少職務,然而在新建蟻巢階段的工蟻負責的職務不固定,不同時間工蟻會負責不同職務。本實驗以肉眼觀察,發現其耗費時間及人力,因此開發Tracker追蹤工蟻職務,雖然Tracker無法觀察工蟻細微的職務,但可更快速的分析工蟻主要的職務。未來資訊人員可使用Tracker觀察蟻群職務後,並參考蟻群分配職務的模式,評估最佳化的職務分配模型,運用在人類的企業管理。

遷粉蝶產卵如何超前部署,好讓幼蟲長得更好

雌蝶選擇將多數的卵,產在幼嫩的阿勃勒葉片上,但能夠利用很多巧妙的方法來避免卵被天敵發現:(1)將卵以直立方式產在葉表面;(2)將多數的卵產在葉背上;(3)葉子越長,但卵和卵間的距離較遠;(4)將卵分散在寬大羽狀複葉各個側枝的複葉上,好讓天敵不容易發現。 遷粉蝶選擇產卵的嫩葉,能夠讓幼蟲壽命更長、存活更多和長得越大。第一次蛻皮後的小齡幼蟲,改餵熟葉或老葉,存活率下降最快;第二次蛻皮後的大齡幼蟲,改餵熟葉可以比較快發育到蛹期、存活率也比對照組慢下降;但若改餵老葉,多無法發育到蛹期就提早死亡;第三次蛻皮後末齡幼蟲,改餵熟葉或老葉,可以比較快發育到蛹期、存活率也比對照組和第二次蛻皮後就改餵的組別還慢下降。

抗氧化萬歲!為您沖杯高「酚」好茶!

本研究探討不同沖泡條件對茶飲品抗氧化能力與茶多酚含量的影響,旨在找出最佳沖泡方式,並分析不同添加物對茶湯的影響並藉由碘滴定法推測抗氧化能力,了解茶多酚含量。實驗變因包含浸泡時間、加熱方式、茶葉顆粒大小,與糖、鹽、乳製品等不同添加物的影響。透過測量自製茶湯的值與抗氧化能力,探討如何沖泡出高「酚」好茶。 研究結果顯示,適當延長加熱與浸泡時間能提高茶多酚釋放,但超過一定時間也不會增加茶多酚,抗氧化能力反而下降。茶葉磨碎後沖泡可增加茶多酚,酸性環境對抗氧化能力影響不大;加入乳製品則會顯著降低其含量,尤其以奶精影響最鉅。本研究之科學依據,可幫助消費者選擇更健康的茶飲沖泡方式,並推廣茶飲的抗氧化價值。

愛粒沙砂—臺灣海灘大探秘

本次科展主題為探究屏東與臺灣其他地區海灘樣本的差異。我們選擇了具代表性的屏東地區海灘作為主要採樣點,利用數位顯微鏡比對外觀特徵,電腦影像軟體分析色調,透過篩網分析海灘樣本顆粒大小比例,並檢測其酸鹼性、硬度和KH等性質。 結果顯示,屏東和小琉球海灘主要由珊瑚、貝殼和少量有孔蟲殼體等生物碎屑組成,呈白黃色調;而臺灣其他地區的海灘沙粒主要由岩石碎屑組成,呈灰黑色。單位體積海灘樣本的重量測量結果並無明顯差異,水溶液的酸鹼值大多呈弱鹼性,TDS數值顯示不同區域的海水組成和溶解物有所差異,但屬於珊瑚砂海灘樣本的KH值平均超過10。這些差異是臺灣地理位置、河流侵蝕搬運堆積和沿海海流等因素共同作用的結果。

「粽」望所歸,讚「碳」不已—以回收粽葉悶燒製作活性碳之研究

我們將回收粽葉以鋁箔紙包覆後,壓平去除空氣隔絕氧氣,再放入裝滿沙子的鍋中,用沙子覆蓋以卡式爐加熱悶燒,碳化後磨製成粉,以紗布噴上完稿噴膠並均勻撒上粽葉活性碳粉,與市售材料進行比較,發現自製活性碳相對於市售產品具有以下優點: 1. 較透氣,不會讓戴口罩者感到不舒服,還能阻隔灰塵吸入身體。 2. 不易吸汗,故透性能持續保持良好,長時間配戴也很舒適。 3. 粽葉活性碳紗布的耐摺程度最好,不會因彎折而導致原功能減少。 4. 粽葉活性碳紗布在正常環境下不易分解,能長期保存維持相關功用。 粽葉活性碳因為是天然竹葉乾燥,棉質紗布也是天然材質,製成口罩使用後,無論掩埋在土壤裡或者以焚燒方式處理,不會產生有毒氣體而造成空氣汙染。

隔空取物-利用超音波懸浮控制物體的移動

隔空取物可能嗎?使用3D列印製作超音波懸浮裝置可使保麗龍球穩定懸浮,透過肯特管內共振波形與聲壓標準差的比較,聲壓的節點位置為肯特管波的位移腹點。在一個超音波懸浮裝置形成的駐波中,聲壓節點以外的聲輻射力使得物體被推往節點,因重力影響靜止懸浮在聲壓節點處下方。透過超音波的電壓調整改變共振波振幅,使得共振波節點位置會因為電壓造成的聲壓節點隨時間移動而改變物體位置,但此方式較難穩定控制物體移動方向。最後,我們透過共振波相位差控制改變共振波節點位置可讓保麗龍球穩定懸浮及移動,有效達到控制物體移動的目的。自製可同時改變兩個發射器間的角度及距離的裝置,搭配改變相位或電壓的程式,方便進行聲懸浮的實驗觀察及記錄。

手機偵測螢光及吸收光譜探討橄欖油中葉綠素及類胡蘿蔔素熱降解的臨界行為

本研究以兩枚光柵(600條 / mm)、一0.5mW藍雷射光(450 nm)、兩台手機錄影偵測,搭配3D列印,利用自製螢光及吸收雙功能光譜儀,可迅速監控葉綠素的存在或分解,其中吸收光為排除雜訊,以光柵讀取450 nm的二次(second order)光,以Tracker軟體將光譜照片數位化。偵測一滴油30 μl的橄欖油的及時螢光光譜配合二次吸收光譜,分析2種品牌橄欖油中葉綠素遇熱分解過程,發現橄欖油中葉綠素遇熱呈現兩階段式分解。透射二次光隨溫度變化曲線,可用指數函數表示,揭示B牌橄欖油中葉綠素的熱分解係數僅為A牌的 (31.9/87.8) = 0.36倍,加熱到200℃保有21%葉綠素。橄欖油中的油提升葉綠素及類胡蘿蔔素的降解溫度。即時螢光光譜,顯示95℃時,A牌橄欖油中葉綠素含量是B牌的6倍。

智慧農業掌控系統之研究

在農業生產過程中,溫濕度、日照強度、土壤水分、肥料...等諸多因素,對作物生長狀況有決定性的影響。這些自行種植者,簡易方法可以參考氣象單位的測候資料,進階的方式則是智慧化,在種植場域加裝攝影機、感測器,如圖一所示架構。智慧農業的優勢有: 自動化監控,精確控制,降低生產風險,提升質量及產量; 降低人力耗費,提高效率。 在本研究中,我們以物聯網技術,結合影像串流,製作了農業用的監控系統,可以手機遠端影像監控,功能包括即時影像觀看、自動灑水、噴藥(或施灑液態肥)和施撒固態肥料等功能,協助農民耕作更比較方便,同時也加強產品品質。成品將以小型化溫室容器之自動化控制為目標,同樣的架構可以擴大至較大型溫室及農地建置。

應用牛血清蛋白的光交聯性質製作液體繃帶

此研究主要在開發可包容藥物、可客製化且可黏著在皮膚上的液體繃帶的新方法。我們將脈衝雷射光聚焦於混有光感物質的血清蛋白,利用光化學交聯原理,在玻璃基板上製作出微米尺度的蛋白質膠體。我們先最佳化溶劑、焦距及照射時間。接著利用配有精密移動平台的光學顯微鏡,控制照光位置及照光時間。光學顯微影像清楚呈現膠體之形貌,展現可製作成微米尺度之蛋白質膠體陣列或設計之文字圖案。接著以綠色螢光分子模擬藥物,嘗試製作包容藥物的蛋白質膠體。穿透光影像顯示模擬藥物不會改變膠體之形貌,而綠色螢光影像則證明模擬藥物已保留在蛋白質膠體上。最後我們將蛋白質膠體陣列製作為液體繃帶,並成功將蛋白質膠體轉移且黏於模擬人類皮膚的豬皮上。本研究展現進一步發展為大面積、可客制膠體陣列、可摻入藥物的液體繃帶之可能性。

「三寶」的重生~寶特瓶變身3D列印線材之研究

本研究探討了使用回收塑膠寶特瓶製作PET線材的可行性。我們設計了數個不同功能的模組並使用TINKERCAD 3D建模軟體進行了優化,使過程更為穩定和高效,同時也考慮了減少廢棄物的製造量,以達到節約成本、保護環境的目的。 研究發現,為了得到品質更佳的成品線材,需要在生產過程中控制PET條寬度均勻性、拉線速度、加熱頭溫度、加熱塊支架變形和加熱塊溫度浮動等因素,以確保成品線材的品質。此外,本研究也嘗試將所有模組整合在一個平台之上,探討製作出一台具有全功能機器的可行性。 最終,本研究成功實現將使用過的寶特瓶變成PET線捲的目標。未來,我們將繼續優化該機器的設計,增加自動化程度,並探索更加環保的製作方法,以達到更加可持續的生產方式。