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臺灣

設計與合成活性螢光探針應用於硫化氫之偵測

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針,螢光主結構選用BTIC,以疊氮基偵測硫化氫,利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2,並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度,且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外,在選擇性測試中,加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍,確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後,我們預計將探針實際進行生物顯影,做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外,還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

旋轉翼緩速安全飛行器

在生活當中我們時常會發現,飛機因為場地跑道不足而無法順利起降,或是航行時有許多不確定因素而不敢搭乘。本研究主要探討為:旋轉翼飛機是否能成為短距離起降之創新飛行器。在這研究過程中,主要是採用旋轉翼產生向上升力(向下推力),並同時探討導風板數量多寡對於飛行穩定性的影響。最後,我們從實驗數據中找出黃金比例來設計飛機模型,再安裝電子加速度計陀螺儀及其他飛行安全裝置,使旋轉翼無人機在天空中能以平穩的姿態飛行,有效縮短了起降跑道距離,打破一般人對於現有飛機所既有的認知。

Study of Ferrofluid and Magnetic Fields

鐵磁流體同時具有液體的流動性和固體磁性材料的磁性,由磁性微粒、界面活性劑以及載液混合形成的膠體液體。本報告探討鐵磁流體的製備過程,在化學共沉法中改變滴入氨水的濃度 (pH 值),建立一套標準稀釋氨水 pH 值量表。為了研究產物之間的差異,將產物進行 SEM 拍攝與 XRD 分析。 本研究使用低成本自製磁力測量裝置,測量磁力數值繪製多張圖表進行分析。從對磁場研究的過程發現鐵磁流體在受磁鐵吸引時會產生類似泰勒錐之錐體,架設自製觀測設備,觀察多種變因對錐體行為之影響,同時對錐體進行數值分析。此點乃為本研究提出創新科學設計。 未來將探討粒徑對製成鐵磁流體性質的影響,並以更精確的方式探討鐵磁流體在磁場下的受力分析圖。探討鐵磁流體之導電性,分析應用於現有電漿裝置之可能性,期望改良目前的電漿產生裝置中高汙染且不可撓曲的缺點。

櫻桃紅蟑螂躲避行為與群體關係

本研究想了解櫻桃紅蟑螂對遮蔽物的選擇行為,以及族群數目是否影響躲避的情形,最後延伸至蟑螂的結伴行為。因此設計以直線與Y型跑道來探討櫻桃紅蟑螂群體種種行為模式的實驗。 研究發現,櫻桃紅蟑螂在進入新環境後進行躲避所需時間與群體大小之相關性並不大,在熟悉環境後則與群體數目有較高相關性,且隨著熟悉程度越高則關聯性越高,而對環境產生高度熟悉的群體中,群體數目越大,選擇遮蔽物所需時間越長。另外,對於居住環境的選擇上,其偏向選擇舊有環境,表示其對巢穴有趨性。最後,關於結伴行為的探討,發現其會形成二至九隻不等大小的群體,且以各群體為單位共同行動。

塑膠發電– PLA降解之燃料電池研究

本實驗主要將PLA塑膠產品以水解降解、光降解方式形成小分子乳酸單體或其寡聚物,作為燃料電池之燃料,使其再循環產生能量,減少塑膠產品對環境之汙染。PLA降解之方法,可將PLA浸泡於低濃度氫氧化鈉溶液或照射UV光進行前處理再置入乙醇中,或直接放入高濃度氫氧化鈉中並加熱將其迅速降解,後者可於5分鐘內將市售PLA產品完全降解。以上述PLA降解溶液作為燃料電池之燃料,同時以自製氧氣供應裝置提供氧氣,作為電池兩極。電極為鍍鉑鎳鉻絲,電解液為0.7M氫氧化鈉溶液,電壓可達0.85V。PLA雖為生物可分解性塑膠,現今仍主要以燃燒方式處理,此迅速降解PLA之方法可解決目前使用後處理之困境。同時本實驗為首次利用乳酸作為化學燃料電池之燃料,並成功使其產生電力,此研究可提供PLA塑膠分解與利用之新思維。

「攀繩猴」—山區救難運具的可行性

我們在生活科技課學到powertech競賽中各種仿生獸的設計與實作,因此發想藉由powertech材料包發展出一種可以攀繩的機械獸—「攀繩猴」。除了探討攀繩的材料種類及繩張力對於其運動的影響外,並且嘗試以各種變因,例如仿生獸的重心配置、攀繩猴的臂展長度、齒輪箱的變速齒比等,測試分析我們設計出來的攀繩猴。接著調整上述變因,來測試攀繩猴的競速、爬坡及負重能力。最後我們希望能攀繩猴在實際擔任救災運具時,能在模擬的惡劣狀況下,發揮其所具有的救災潛能。

突「破」「三」次元

本研究主要推廣拿破崙定理,原本想探討以其他多邊形的邊長為基底,向內、外作正三角形,再分別將其內、外所有正三角形中心連線後,所形成的n邊形與原n邊形之間,是否如拿破崙定理般有「任意三角形的外拿破崙三角形與內拿破崙三角形的面積之差等於原三角形的面積」之結論?透過作圖觀察發現,外仿拿破崙n邊形及内仿拿破崙n邊形與原n邊形之面積關係,會因錯位、角度的不同而有兩種不同的結果。因此我們將錯位分為五種情況探討,再分別將此不同情形實際運用於三、四、五、六邊形,只需得知原n邊形中的一夾角和内仿拿破崙n邊形中任一點對應此角是否有錯位,便可推論出整個圖形的外仿拿破崙n邊形、内仿拿破崙n邊形及原n邊形之間的面積關係。

香草植物-甜羅勒的生長探究

水耕及土耕的種植中,發現臺灣的甜羅勒,在個別比較水耕的長時間模擬日光照射下,植物莖的高度、葉片的大小、葉子的數量,均會長得比較好。我們討論後,覺得可能有幾個原因,第一水耕的甜羅勒種子雖然受到不同色光的變因影響,但模擬陽光照射的時間非常長,能增加植物生長的時間,第二因水耕箱的位置在室內,受到風力、水源不足、蟲害的影響,相對會少於種於戶外的土耕甜羅勒。 種植觀察中,發現一些特別的地方。土耕和水耕的甜羅勒都有受到蟲害影響,土耕的是蚜蟲,沒有介殼蟲出現;水耕的是介殼蟲,沒有蚜蟲出現。甜羅勒斷根後,可以再長出來。當植物長到一定高度後,底部的莖也會分之長出葉子來。旋轉的盆栽,部分甜羅勒會彎曲生長。

從吹不動螞蟻說起-層流之探討

為觀察氣流流經物體表面不易流動的現象,我們設計製造風洞實驗裝置。將筆芯墊在金屬片上,測量筆芯被吹動時的驅動速率,繼而變更筆芯的高度與水平位置,測量筆芯被吹動之驅動速率。由數據作圖可看出在風洞管下半部,筆芯驅動速率會隨著高度以乘冪減少,也就是從底層往上的流速是乘冪函數增加,與文獻之圖形類似。同時從數據作圖分析中也可看出筆芯越細,隨高度增加時,驅動速率較快變小。而筆芯超過風洞管一半鉛直高度後,數據曲線不如預期,故又繼續研究金屬塊破壞層流之效應。在底層放平行條狀物(簡稱肋條),用筆芯來看出氣流的擾動,測出驅動速率有些區域大有些區域小,表示障礙物引起二次流的紊流並不是流速變快,是屬於擾動式的。

屋頂仿生蝶翅構造

據2017年台電歷年售電量統計,撇除佔了七成多的工業用電,佔比最多的便是住宅用電。住宅用電中,第二耗電的家電為冷氣機。雖近年冷氣機大多為變頻冷氣,能夠減少耗電,但因臺灣位居亞熱帶,常年氣候炎熱潮濕,於夏季時許多家庭會開著冷氣長達十小時。因此,冷氣耗電一直都是每個家庭的問題,冷氣帶來的溫室氣體也是每位人民該重視的問題。秉持減少家庭用電的理念下,我們以蝴蝶鱗片為發想作機構、銀蟻反射陽光(反射長波,並吸收短波)原理為塗料,設計出了烈日當空時,可以主動追日,使屋頂板角度呈現與太陽垂直之狀態,最大化的反射太陽熱能,藉此改善夏季熾熱的源頭,進而解決冷氣耗電,間接減緩地球暖化之議題。