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臺灣

雲彰投空氣品質分析

此研究利用2016年~2020年EPA空氣監測網資料,將日平均PM2.5濃度≧35.5μg/m³且雲彰投地區5個以上的測站超標時定義為「超標日」,將持續超過兩日定義為「長事件」,否則為「短事件」。利用QGIS將超標日PM2.5日平均數值進行空間推估,使用IDW製成PM2.5濃度圖,利用天氣圖、風場圖、探空圖判讀發生超標事件的天氣系統以及大氣條件。因台灣中部位處背風側,受地形產生風速微弱之情形,造成汙染物累積且不易擴散;再者,逆溫現象更使得地面空氣穩定,致使PM2.5濃度提高。最後將2016年~2020超標日數據統合成盒狀圖,並與EPA所提供的近十年汙染物趨勢變化圖做對比,EPA雖有降低趨勢,但超標日的PM2.5濃度卻較無顯著變化,因此在如何去降低汙染濃度成為未來改善空氣品質的重要一環。

懸浮微粒PM2.5擴散作用研究

本實驗以懸浮微粒PM2.5擴散作用為主題,將實驗結果做計算找出擴散作用的半衰期(τ1⁄2),將擴散快慢以時間尺度來表現;此外,同時測量懸浮微粒PM10,其行為表現與懸浮微粒PM2.5相似。實驗過程分為四個部分,分別改變體積、溫度、風向與開窗方式來進行。結果顯示體積與半衰期呈現正相關;溫度越高,半衰期越短;有風環境中半衰期較小且與風向角度有關;開窗面積相同情況下,側邊單開的半衰期較中間單開小,而中間對開的半衰期較側邊斜對開小。在所有開窗方式中,中間單開的半衰期最長,而中間對開半衰期最短。最後,為了讓懸浮微粒的研究可以在更多中小學實驗室中進行,利用實驗室常見的器材(雷射和鏡子)建構一個可以測量懸浮微粒相對濃度的方法。

倚「天」屠「龍」記-一種綠色經濟型替代保麗龍材料的研究與開發

傳統的保麗龍材料在製造過程中會釋放出有害的化學物質,並且無法有效地回收和再利用。本實驗使用天然材料製作的替代品更加環保和可持續,因為它們可以降低對石化原料的依賴,並且可以被自然分解。我們採用了一種新的製造方法,研發用最經濟的飼料硬質玉米和高粱加熱爆裂後,作為填充材料,並使用聚乙烯醇和硼酸作為黏著劑。這種方法適用於製造可避震、防火隔熱的材料,除了減少對石化原料的需求,也降低了製造成本。此外,我們還用了蛤蠣殼粉和無毒的清潔劑成分的無患子萃取液,這些材料都比保麗龍更加環保。本組產品呼應全球ESG永續行動,它可以減少包裝材料對環境的污染和傷害,同時具有更好的可持續性,為地球的永續循環經濟盡一份心力。

環環相切——三角形中的多「圓」宇宙

本篇主要在探討三角形內多圓連續相切的幾何問題,並將狀況依序分為二、三、四圓,其中完整分析出正三角形及等腰三角形的分割線段長比,而任意三角形則於坐標化後才討論。過程中為更進一步探討任意數量分割圓的性質,我們將三角形其中一頂點置於原點上觀察,以此發現並證明了所有圓心會共同一條拋物線、雙曲線之漸近線通過分割點且垂直底邊、存在公切圓且此圓會過三角形頂點等幾何性質。 此外為求分割點坐標,我們利用內切圓的相關性質得出兩迭代公式,以此解決了原題的一般化情形,而在延伸討論中,我們探討了分別與雙邊及單邊相切的圓,前者為文獻中的「馬爾法蒂問題」,後者我們則是分析「分割中心」的存在性及其所在位置。

探討重金屬離子對臺灣羽苔之生理影響

竹科為新竹帶來不計其數的好處,卻也造成環境汙染,重金屬汙染就包含其中。重金屬若未經處理就流放會汙染土壤、水質等,影響生態環境。蘚苔是方便取得的生物監測指標,因此本研究以臺灣羽苔作為模式生物,探討不同重金屬種類、濃度對其葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率及細胞壁厚度的影響。根據實驗結果我們發現低濃度的鋅、銅離子對臺灣羽苔的葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率皆有提升,並且找到鋅離子、銅離子對臺灣羽苔有正向影響的濃度區間,而鋇離子、高濃度的鋅銅離子則對植物有相反的影響。細胞壁的部分,低濃度鋅離子會造成細胞壁增厚,而在高濃度時變薄;銅、鋇離子增厚程度則與離子濃度呈正相關。

霧裡看花—探討不同因素對眼鏡光暈現象的影響

本研究想了解不同因素對鏡片上光暈現象的影響,並利用光暈型態的不同模擬大氣現象。 我們以霧(水)、鏡片、光這三個因素來探討集霧秒數、鏡片度數、燈泡種類和水珠大小對光暈現象的影響,並利用自製集霧裝置將霧珠附著於鏡片上,利用相機拍攝產生光暈,比對光暈現象的色彩鮮明度及對比度。 研究結果發現:當集霧秒數1-5秒,水珠大小介於 0.05 mm 到 0.12 mm間,使用LED燈泡和400 度鏡片,較能呈現明顯的光暈型態(對比度高)。當水珠大小為0.06 mm時能製造出「華」;水珠大小為0.12 mm時能製造出「暈」;水珠大小不均時,則會出現顏色不均勻的「華」。

創新散熱系統-致冷晶片於電腦中的應用

1.手機及筆電已成不可或缺生活用品。但,若其充電器如果充電時間太久,可能會因為本身過熱而造成充電完畢要取回時,造成手部的燙傷。因為有此生活經驗,想改善充電器等高溫設備的散熱。 2.本研究探討電腦CPU上如果加上致冷晶片,如何加速散熱,增加使用安全外也進而提高電腦效能。 3.以電腦主機為實驗的操作器材,探究研發該散熱系統,並做為以後其他需要散熱的結構基礎,作為加速散熱的要件。目前致冷晶片在兩面溫差超越20°C時,可以使致冷晶片產生電能,接上微型馬達後,得以驅動,並產生對流散熱。 4.目前有關致冷晶片的實驗中,多數是使用致冷晶片和帕爾帖效應的關係,以通入電能使晶片兩面產生溫差。而本研究將採賽貝克效應做基礎,來探討新式散熱解決方案,使CPU產生的熱轉換成可以驅動微型馬達的電能。

禾本科產製酒精效率之研究

本篇研究是比較釀酒酵母在象草汁、紅甘蔗汁和白甘蔗汁酒精發酵時產製酒精的效率。結果顯示,植物汁液的成分和特性會影響酵母菌的發酵效率和產物。紅甘蔗汁和白甘蔗汁中的其他微生物對酵母菌的影響會隨時間增加而增強,pH值也會影響酵母菌的活性。不論是否在無氧環境,象草汁中的酵母菌產製酒精的效率最好,並且在象草汁中的酒精被氧化的情形比在紅白甘蔗汁中來的小。因此,將釀酒酵母放入象草汁中進行酒精發酵是取得酒精的最佳方法。本篇研究的禾本科植物中,象草是相當適合作為生質能源的材料。

皇宮聚膠綠電池

翠綠的皇宮菜葉所含葉綠素可以拿來發電,這引起我們興趣。本研究自行栽種皇宮菜,以它為自製綠電池的材料,且降低葉片選取上所形成誤差。首先,以伏打電池形式,嘗試找出有最佳發電效果的葉綠素萃取液,萃取方式上將葉子撕成1/2,乾燥後浸泡50%酒精,在暗箱中萃取出葉綠素;葉子則選擇光照足、成熟、綠色、無蟲害的來進行萃取;將葉綠素萃取液配製成75%,靜置後可以提升發電效益。研究最後發展自製出皇宮葉綠素電池和皇宮葉綠素果膠電池,各電池形式都可以讓LED燈發亮。自製葉綠素果膠具有成膜性、吸附性、溶解性和降光解等特性,讓葉綠素果膠膜比較好攜帶,延長葉綠素保存時間,避免被光解破壞,加水就能發電,增加電池應用性,和提高發電效益。

利用 CRISPR/Cas 技術重建複雜的DNA 修復機制

本研究利用合成生物學技術開發的創新基因組篩檢平台PRISM(v2.0),採用合成轉錄因子(crispr-TF)辨認DNA但不進行剪切,透過修改CRISPR/Cas的PAM-interacting (PI) domain序列打破其辨認限制,由原本NGG序列變成可以結合NAG的序列,提升crispr-TF在高通量基因組的篩選能力,期待未來可以做出辨認NNN序列,以此技術初步成功建構Chk2/Rad53所參與的基因網絡,讓失去Chk2/Rad53功能的酵母菌能在DNA損傷的情況生存。Chk2/Rad53蛋白磷酸酶在DNA修復的訊息傳遞中調控龐大的基因網絡,其中潛在大量不同調控路徑聯結的組合性,過去的研究都無法有效地分析且重建完整的DNA修復機制。未來將進一步探討Chk2/Rad53調控的下游基因組,並以此新技術和研究應用於複雜腫瘤與老化疾病的預防及治療。