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臺灣

「峰」芒「幣」露:從聲波判斷真、仿幣

近年來,仿幣氾濫的問題引發廣泛討論,日常生活中我們也曾經收過仿幣。本實驗利用真、仿幣的物理性質及聲音的波形來比較它們的差異,希望可以找出分辨真、仿幣的方法。我們測量了真、仿幣的體積、重量及密度,並且利用專業錄音室的電容式麥克風及音頻分析軟體來收集不同的真、仿幣敲擊相同金屬物體所產生的聲波波形。實驗結果發現: 一、物理性質:仿幣與真幣相比,直徑相似、厚度不一、重量較輕、密度有顯著差異。 二、聲波測試:在8.5K(Hz)以上頻率,真幣具有相似的波形與峰值區間、仿幣峰值區間比同幣值真幣低。 三、聲波比其他物理性質更能鑑別真幣和仿幣。

解構奧運會徽探討平面鑲嵌

觀察2020東京奧運會徽,發現圖形是由矩形組成,且矩形可經由三種元件(30°與150°的菱形、60°與120°的菱形、正方形)的各邊中點連線而成,本研究旨在利用這三種元件,探討平面鑲嵌。首先,找出利用元件拼貼一圈的組合個數,進一步向外擴增成正十二邊形,計算面積、對角線的長度,觀察旋轉之幾何變換,藉此得出拼貼成線對稱圖形時對稱軸上元件的擺放情形。接著,探討奧徽鑲嵌背景圖中不同大小正十二邊形的面積關係,並將線段變成曲線,推廣至拼貼成正n邊形的四邊形元件探討,得出如果n為偶數,則圖中的四邊形皆為菱形,且菱形的圈數為n/2-1,種類個數為⌈n/4-1/2⌉。最後,觀察類似奧徽之非平面鑲嵌頂點相接圖,改成用正方形貼接圖形,計算出邊長有1:√2的關係。

可拉伸且自我修復的有機薄膜電晶體元件研究

電晶體在眾多電子產品中是一個不可或缺的元件,然而傳統的電晶體,因為其鋼硬的結構,儘管具有極高的效能,但難以實現在穿戴式電子設備上。相較之下,有機材料具有較高的機械順應性,提供實現穿戴式裝置的機會。因此在本篇科展研究中,透過物理混合的方式將彈性體與共軛高分子混合形成一個同時具有高度拉伸性且可導電的複合材料。此外,此彈性體具有高度黏著性,使得此複合材料具有自修復功能。僅需透過簡單的擠壓兩片薄膜,即可在室溫下達成自我修復。這使電子產品不會在經過長期使用後而降低效能。這對穿戴式電子元件來說是一個巨大的突破。因此希望可以透過此複合材料的概念,促進穿戴式裝置的發展,為仿生學建立一個里程碑。

清潔溜溜河底撈—探究河流中攔截塑膠垃圾裝置之效能的微型實驗

我們關切河流的塑膠垃圾汙染問題,發現「水流方向和擾流狀態」是影響河流中攔截塑膠垃圾裝置的重要因素,所以進行微型實驗探究其效能。 我們實地探勘了淡水河下游及其能攔截塑膠垃圾的裝置,依據河流曲流設計微型模擬箱,以觀察水流的樣態。首先我們歸納出:「水平面水流的分流」、「垂直面水流的擾流」、「曲流凹岸河道的回流」,並進一步探究不同的攔截塑膠垃圾裝置與水流的關聯性,例如以攔截索改變水流分流、以水管泡泡製造水流的擾流、利用曲流凹岸河道的回流找出較佳攔截位置等。 河流的實驗模型一般大且昂貴,但我們設計出河流的微型模擬箱,能清楚觀察水流的不同樣態,也能找出攔截塑膠垃圾裝置的較佳效能,據此建議河川管理單位參考。

IoT智慧取貨機

現在的超商取貨機制存在著很大的時間成本,一次取貨要是花費數分鐘在找貨,那長久下來會造成大量時間的消耗,因此為了提高領或效率,我們設計了一台裝置來減少取貨的過程之中,因人為造成的時間耗損,並降低領錯貨物的可能性。 而我們也可以依據存放貨物種類及應用方式而改造,製作出適合不同物品的存取裝置,像是用於書籍的存放,讓使用者可以自行借閱或歸還,藉由改造裝置,普及於各種類型貨物的存放,為我們的生活增加便利性。 除了擴大使用方式,增添提領貨物的提示,為貨物增設設定,關於提升整體實用性的部分也有待我們進行更進一步的探討。

尋找木瓜病原菌的天然抑菌劑與抑菌機制

我們在潰爛的木瓜中純化出Lasiodiplodia theobromae與Neofusicoccum parvum兩種真菌,會使木瓜組織產生軟腐之現象,容易造成水果採收及運送時的大量損失。研究結果顯示,兩菌亦會感染其他植物,但部分具濃烈氣味的植物有較高的耐受性且薰衣草氣味可使該二菌種的菌絲與黑色素含量下降,藉以降低致病力。其中,薰衣草氣味中的芳樟醇是抑菌的關鍵成分。此外我們發現無光環境會誘導病原菌的黑色素累積並提升其致病力。綜上所述,未來在木瓜運送與保存上若能透過照光並配合薰蒸微量薰衣 草精油或芳樟醇氣味,應可有效降低病原菌感染機率,以此減少農損。

酸鹼滴定研究及自製微量滴定裝置

首先以滴管、滴定管、水平微量滴定管等現有滴定裝置進行酸鹼滴定測試,滴定終點時呈現的色澤深淺並不一致,經實驗發現,造成滴定終點色澤深淺不同的主因,是現有滴定裝置產生液滴過大所致。接著針對液滴過大之缺點進行改良,利用螺旋擠壓原理搭配針頭為液滴出口,自製第一代滴定裝置;進而應用氣流吹落殘液,自製第二代滴定裝置。本研究改良型滴定裝置,具備螺旋擠壓液滴、氣流吹落殘液等兩大亮點,可使產生之液滴更微小。最後經實際測試,使用改良型滴定裝置所產生液滴更微小,可使滴定終點更接近當量點,所呈現的淡粉紅色深淺較一致。此全新改良型滴定裝置具備精準度高、操作簡易、成本低廉等優點,深具實用價值,未來有商品化之潛力。

探討不同棲息地的金龜子生長與繁殖~以毛翅騷金龜和臺灣扇角金龜為例

因為前兩年研究臺灣扇角金龜,同時發現也有毛翅騷金龜,進一步調查發現棲息地、溫溼度、禦敵行為、土繭或糞便、幼蟲食用土壤,兩種金龜子都可能不同。因此,本研究想要探究不同的棲息環境、氣候、海拔高度、林相和土壤,影響兩種金龜子的生長與繁殖等行為模式。本研究探討新竹尖石鄉及桃園復興鄉的兩種金龜子成蟲、土繭、土團材料、幼蟲棲息地和卵孵化的異同,為捕抓成蟲設計兩代捕蟲網,為觀察土壤內幼蟲設計兩代土壤偵測器。研究發現:毛翅騷金龜生長的溫度比臺灣扇角金龜高一些,毛翅騷金龜卵是黑色的,臺灣扇角金龜卵是黃色;毛翅騷金龜全身披毛對外界刺激較敏感,臺灣扇角金龜禦敵時翅鞘會改變顏色。

排對了會更強-磁鐵排列研究

本研究採用程式推算與實測驗證實的方式,試圖找出能產生最強磁力的磁鐵排列組合。實驗結果所找出的排列方式與海爾貝克陣列(Halback Array)一致。另外,我們嘗試製作「磁力線魔鏡-Ferrocell」來觀察上述實驗的磁力線形狀,探討磁力線與磁力的關係。「磁力線魔鏡」可以方便、清楚的看到磁力線形狀,或許能成為課堂上不錯的教具。最後,我們進行引導磁力線的實驗,利用矽鋼片改變磁力線來增強磁力,觀察各種鋼片與磁鐵的搭配方式對磁力大小有什麼影響。同時也試做了可以開啟、關閉磁力的「磁力開關」,展示改變磁力線的實際應用。

How do antihypertensive agents decrease the high mortality rate of sepsis and septic shock? (探討抗高血壓藥物如何降低敗血症的致死率)

過去已知敗血症患者使用β受體阻滯劑能有效改善心律、酸鹼參數、降低死亡率,在嚴重敗血症和敗血性休克的急性期,持續使用β受體阻滯劑可降低90天內的死亡率。然而,其中的分子機轉仍不明。我們先前利用健保資料庫進行大數據分析並以動物實驗驗證,發現β受體阻滯劑中的atenolol能顯著減少敗血症的致死率。此研究中,我們以LPS (脂多糖) 作為敗血症誘導劑,並利用西方墨點法及逆轉錄聚合酶鏈式反應等生物技術,來探討其中可能的保護機轉,結果發現atenolol可減緩肺部上皮細胞的EMT (上皮間質轉換)及先天免疫巨噬細胞的過度活化。因此,atenolol似乎能減緩LPS造成肺部的傷害,未來有望應用至臨床,以克服敗血症所造成的高死亡率。