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臺灣

避債蛾的防護衣—探討幼蟲建造蓑巢的防禦行為及蓑巢對卵、幼蟲、蛹、成蟲的防護研究

本研究探討避債蛾(Eumeta japonica(Heylaerts)) 幼蟲做蓑巢進行防禦與蓑巢對成長各階段的防護。結果一濕度達80%以上與受到重壓因素,幼蟲會脫離蓑巢,離巢後能重做3~10個新蓑巢,幼蟲體重平均是巢重2.348倍、蓑巢長平均是幼蟲長的1.542倍,可使在內幼蟲獲得保護。結果二幼蟲以12.5±4.3gw拉力封住巢口,阻擋天敵入侵;排出軟便混體液含少許鹼性物,對螞蟻有忌避效果;當天敵入侵,體長可縮小0.92±0.23cm,可增加巢內移動或逃避的空間。結果三初齡幼蟲做蓑巢生存率為26%,塗抹體液後升到88%。結果四結蛹絲束能承受589.3±63.5g,保護蛹體安全蛻變到成蟲。

「鉛啟永恆」~ 自製環保永恆鉛筆

在網路、手機興盛的情況下,一般傳統鉛筆被使用的機會逐漸降低,但鉛筆對小學生而言還是最常用的書寫工具。而近來有號稱「環保永恆鉛筆」,強調免削、免買筆芯還可持久書寫,甚至還被當作精品高價販售。讓身為小學生的我們會想要了解這種新產品的書寫效果、售價、使用的評價等。經過深入了解發現市售環保永恆鉛筆筆芯成分標示不清且書寫字跡顏色較淡;加上為了減少書寫時的施力讓書寫更省力,所以一般傳統鉛筆使用者在選購筆芯時日漸傾向選用筆芯較軟但顏色較深的1B、2B 筆芯。因此我們試著用五金行或市面上就能買到的材料,利用簡易工具與方法自製金屬筆芯,希望能找到書寫字跡顏色比市售環保永恆鉛筆深的金屬筆芯材料成分。

海海能生,爐餘得水-「太陽爐」加「熱導管」蒸發海水成淡水

太陽是我們最重要的資源,如何以菲聶耳透鏡加熱導管的自製太陽爐進行蒸發海水,取得可供使用的淡水是本研究的主要目標。我們在科學雜誌裡查到海水淡化的發展與技術。經由文獻知道熱導管可以將太陽能擷取的效益提升至最佳,在太陽能擷取系統扮演著非常關鍵的角色;而菲聶耳透鏡在光學系統中能發揮非常好的聚光效果,聚光後的光線強度比一般透鏡高。本實驗採用16支中溫型銅水式熱導管和菲聶耳透鏡,以100公克的海水進行3.5小時的實驗。分別在2021/10/27獲得6.79公克的水、2022/05/18獲得0公克的水、2022/05/19獲得2公克的水、2022/05/20獲得1.5公克的水、2022/05/29獲得2公克的水。經由研究得知透過菲聶耳透鏡及反射鏡能讓熱導管的溫度提高,但高溫若無法持續則效果不佳,無法有效收集到淡水。

亂中有序—鈍體撞擊流場之渦流與亂流交互作用機制探討

流體力學與人類許多空中交通運輸工具的設計息息相關。本研究使用與空氣黏度相近的肥皂泡膜模擬空氣流場,利用泡膜因薄膜干涉產生色彩的「流場可視化」特性,統整、歸納鈍體撞擊流所產生渦流的變化。藉由設計實驗,將連續錄製的影像匯入軟體分析,發現渦流因泡膜在不穩定流場下受高、低壓差影響,導致次渦流的形成;渦流脫落鈍體後運動的加速度值恆定;主次渦流分離時,恰與渦流脫落木棒的時刻相同,並渦流形成的時間愈長,面積愈大,而渦流脫落後其面積變化趨於平緩;雙渦流與單渦流運動的加速度值比為根號2,推得能量差為2倍。

吸「金」「膜」法

許多文獻中提到,交聯作用後的海藻酸鈉薄膜具有吸附重金屬的效果,本研究探討海藻酸鈉薄膜在不同時間、不同溫度、不同磁場下對鎳、鐵、銅離子的吸附效能。研究結果發現,海藻酸鈉對不同金屬離子之吸附效果整體而言為鐵>鎳>銅;溫度上升使海藻酸鈉對鎳、鐵、銅離子的吸附率更快達成平衡,且使達動態平衡後的吸附率震盪幅度更大,此外,鎳、鐵、銅離子在45℃的環境中的吸附效果最佳;磁場強度亦會影響海藻酸鈉對鎳、鐵離子之吸附效果,銅離子則無明顯差異。

百密無一疏–特殊多邊形密閉區塊之研究

本研究討論如何利用k個全等n邊形圍成密閉區塊,其中多邊形分成正多邊形與正多角星形兩種類型。除了找出可以圍成密閉區塊的最少塊數外,亦由多邊形邊數n與塊數k討論密閉區塊的存在性。若存在某種拼接方法可利用k個n邊形圍出密閉區塊,則進一步討論該拼接方法是否能夠密鋪整個二維平面。在大多數的情形下,研究成果已能判斷k個正n邊形或正n角星形能否圍出密鋪區塊,以及是否可密鋪平面,並且提出一套建構拼接方法的流程。

圖形化物聯網小型折線機之研究

生活中網路商店或夜市常看到業者手工用鋁線在折造型,這些造型必須應用手工方式生產,所以生產效率及重現性低,且這類型的塑性加工在課堂上我們只能觀看一些影片來教學,無法實際進行操作。本研究用單折彎頭來進行金屬線之折線加工,以課堂所學知識及加工技術背景進行開發,主要以3D列印機的Arduino+RAMPS1.4控制器為基礎,自行設計及加工折線機構、進線機構、轉軸機構與螺桿機構開發出小型折線機。利用Python程式語言開發出將圖型座標轉換為NC碼,透過ESP-01S物聯網方式,直接控制所需的機械動作,做出所需的作品,讓使用者只需畫圖即可做出成品,不需學習機器控制語法。本研究可自動化加工生產、具有3D折線功能、折不同軟硬度的材料、操作介面簡便、體積小、成本低。

噪音變樂音~磨鳥笛

摩擦音一向是令人不悅的噪音,經由實驗自製出聲音多變的磨鳥笛;發聲原理不同於販售的數種鳥笛,從磨鳥笛組成要件〜木頭材質、螺絲粗細、紋路、扭力大小、比對鳥叫聲探究: 1. 磨鳥笛要能夠發聲須注意木材硬度、螺絲紋路、螺絲直徑、摩擦角度等特性。 2. 發聲結構體(木材)硬度在600~1800最合適,例如:櫸木、雲杉、松木、桑樹。 3. 螺絲直徑5~6mm,細牙,牙距0.5~0.75cm,深度0.3~0.5cm最適合當作摩擦體。 4. 木材含水量多寡影響聲音有無、高低音及泛音的變化,與螺絲轉動摩擦力大小有關。 5. 改變扭力大小與角度,造成螺絲鬆緊度改變產生不同音頻和音量的轉換。 6. 增加摩擦力可讓磨鳥笛聲音擬真度提高,扭力與振幅成正比。 7. 螺絲深度(h)∝音頻(f),木材半徑(r)∝音頻(f)結果顯示為負相關。

寶寶喝奶小幫手

牛奶是嬰兒主要營養來源。喝奶時吸吮奶嘴的動作,對於新生兒是一種口腔肌肉的訓練,更是心理層面的滿足。 嬰兒喝奶時,總會剩下大約30ml,對家長而言除了擔心寶寶營養不夠外,金錢上的浪費更是驚人。以出生一個月的嬰兒為例,每天需喝6~7次奶,每次約120ml。以每天喝6次牛奶。平均一周會喝完一罐奶粉,其中約四分之一是沒喝完倒掉,這樣一個月平均倒掉奶粉成本就超過一千元。 本研究發現,嬰兒吸奶過程中會造成瓶內壓力小於環境壓力。當瓶內液體剩下約原本的1/4時,瓶內、外壓力差會使嬰兒吸吮力道不足以將牛奶吸出。因此大部分嬰兒都會放棄。本研究設計了一個加壓機構,藉由調整瓶內外壓力差,幫助嬰兒順利的喝完牛奶。

攜「手」相「聯」-以到手香與海藻酸鈉交聯開發新型抗菌用品的可能性之研究

新冠疫情影響了人民原本的生活型態,抗菌產品不僅迅速且持續被開發。到手香是長年生的天然植物處處可見文獻中提到其精油具有極佳之抗氧化、抗菌及抗發炎等生物活性。本次研究以到手香與海藻酸鈉交聯-開發新型抗菌球皂的可能性。以球殼形成的完整性、平均膜厚、包覆能力觀察交聯程度。實驗證實,到手香的確與海藻酸鈉發生交聯反應。且在搜尋文獻過程尚未發現有相關發表。期望藉於此研究,不僅能延伸開發抗菌產品亦能達到以天然植物作為交聯劑達到友善環境成效。