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臺灣

以電場及奈米微粒提昇普魯士藍鈉二次電池的效率

本研究製作可以容納鈉離子進出的宿主材料NaFe[Fe(CN)6]普魯士藍(Prussian blue, PB),塗佈在鋁箔上製成陰極板,配合陽極鈉金屬板,壓製成二次鈉電池。本研究創新在於(1)使用PB 奈米微粒; (2)塗佈電極時添加鎳奈米微粒或銀奈米微粒,以協助充放電時的氧化還原反應效率; (3)陰極漿料置於 143 V/mm 電場下陰乾,推動立方 PB 以垂直於陰極板的方向排列,正向面對鈉離子的流動方向,提升鈉離子嵌入或脫嵌 PB 的效率。連續充放電循環,發現添加金屬奈米微粒或陰極板在電場下陰乾,均能有效提升電池電容量及穩定度。以 39 nm普魯士藍微粒添加 15% 82 nm 銀奈米微粒,在 143 V/mm 電場下陰乾 24 小時,電容量得以提升 3 倍,並在 50 次充放電循環後電容量未見衰退,維持在 90 mAh/g。

蟲塑大自然–麵包蟲和蠟蟲消化PVC可能性之探討

為了研究麵包蟲和蠟蟲食用聚氯乙烯(PVC)後的成長,我們將麵包蟲和蠟蟲各分成食用麥片、麥片加PVC及PVC三組飼養,記錄它們的存活、死亡、成蛹和成蟲數量並觀察行為。之後收集蠟蟲和麵包蟲的糞便進行層析和碘蒸氣燻色實驗,並進行成分分析。結果顯示,PVC組的糞便含有PVC訊號,但無法證明PVC被分解。接著,我們進行了麵包蟲和蠟蟲腸道內菌種的培養實驗,希望證明這些菌種能夠降解PVC,同時了解在哪種pH值的環境下,這些菌種能夠有效地降解PVC。為此,我們先以廣用指示劑測量兩種蟲腸道pH值並配製不同的pH值溶液,再將這些溶液配製培養基進行菌種培養。透過實驗數據的比較,我們希望找到最適合的菌種降解PVC。

尿之有道-小便斗噴濺物理學

本研究旨在探討男性使用直立式或懸掛式小便斗時,尿流量、身高、和斗壁距離、入射角等因素,對於尿液噴濺面積和範圍之影響。研究方法包括:以頻閃燈和慢速攝影、tracker分析與雷諾數,辨識不同流量對層流和紊流之變化量;採用小便模擬器、Vernier氣壓計和力度計,測得水流和反彈流對斗壁作用力,終以蒙地卡羅法扇形區和Image J分析兩組小便斗噴濺面積和範圍。主要研究結果包括:1.以tracker 分析獲知流量和流速關係,從雷諾數變化量驗證流量小易受紊流噴濺、流量大則易受反彈流噴濺。2.尿緩=15mL/s,距斗壁30 cm 平射,反彈流噴濺最少;4.身高>=170 cm、25mL/s,平射兩種小便斗,噴濺面積與範圍皆最小;5.以600射角和對準排水孔,噴濺面積和範圍最大;6.本研究亦討論和改進尿液噴濺的研究方法。

由紅螯螳臂蟹的趨光性探討高美濕地護蟹生態廊道之設置

在現代社會發展和生態保育衝突的氛圍下,設置生態廊道、幫助動物活動已成為社會文明程度的指標之一。本研究對台中市高美濕地的紅螯螳臂蟹之趨光性進行實驗,企圖建議設置生態廊道,用以解決大約30%的路殺機率之危機。我們在8~9月的繁殖季節,用Y字形迷宮和各色人工光源,對200隻以上的紅螯螳臂蟹進行趨光性和通道尺寸研究。結果發現:此蟹種極愛趨近1 Lux以下的紅光、不喜歡藍光,這和其他蟹種差異頗大。此外,此蟹種的運動喜歡截面積大約15 × 15平方公分的狹窄通道、也和當前的一些設計不同。這些結果對於護蟹生態廊道之設置極為重要。我們為高美濕地建議了一個生態廊道設計案、兼顧生態、教育、觀光的需求,並且符合SDGs的發展目標。

探討多子連線的最小阻隔數

2021年國際科展中,有作品探討鉛直與水平排列的支配數,而本研究從五子棋的想法出發,將前述研究進行重要的延伸與改變,探討在a×b棋盤中,「米」字方向無p子連線時,所需的阻隔數最小值。由於有界棋盤比無界棋盤複雜許多,因此我們先在無界棋盤中找出符合阻隔限制的「完美型態」,並找出存在至少一種「完美型態」的p值集合Ω。研究發現,只要是可以表示為p=6k-1或p=6k+1(k∈N)的正整數p,皆可以型態DT(p,d)阻隔。接著我們推廣至有界棋盤,先探討所有p值的f(a,b;p)上界與下界,再針對Ω中的p值做討論,利用「任意1×p區域至少有1個阻隔」的性質導出「完美型態」下長或寬為kp(k∈N)的下界,並找出非常接近f(a,b;p)的上界。我們也將二維的探討方式與結果延伸至三維,找出所有p值的f(a,b,c;p)上下界與可使阻隔型態DT(p,d_R,d_h)為完美型態的p值集合。另外我們也找出嚴格對角拉丁方陣可對應成「完美型態」之必要條件。

深深深幾許?橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同

本實驗以程式控制雷射光束之觀測角、不同觀察姿勢探討視深的變化,並與教科書的理論做比較,在改變觀察角度下,均證實物體正上方偏向20°的範圍內,教科書中的「簡化公式」誤差尚小,但發現觀察角度大於20°後,觀測角越大則視深呈現多樣的變化,視深近似公式不再適用,建議應做修改或說明。 光經水折射後產生虛像在司乃耳理論下以數學偏微分計算,顯示此虛像(視深)並非固定且與本實驗結果相同,甚至觀測角接近90°,視深呈急速趨於零或緩慢趨於零則與觀測姿勢有關,視深比原來簡化公式複雜,虛像的位置隨著觀測角增加而快速向觀察者移動。並逆向實驗,以水面下觀察地上物,證實理論亦成立,令人不可思議的現象盡在本研究中陸續被挖掘出。

圓外切多邊形邊延長線的前「式」今生!

1.根據文獻[1]、[2],關於圓外切四邊形一組對角兩頂點和內切圓圓心形成的三角形之心頂點外接圓與該四邊形邊延長線相交產生的線段與邊長關係式,推廣到圓外切n 邊形時,得到漂亮的關係一般式;圓外切n 邊形的n 個心頂點外接圓中,相鄰兩圓間的邊延長線關係式,藉由定義兩圓交點與邊延長線相交的位置關係得到完整的表示。2.由第一代圓外切n 邊形聯想作出第二代圓外切24n − 邊形時,其心頂點外接圓與其各邊延長線交點有共點現象。 3.單一個或任相鄰兩個心頂點外接圓分別與原內切圓的面積(或周長)及特定線段之比值乘積是一個定值(或另一個定值)。 4.推廣到圓外切n 邊形的n 個旁心也得到旁心頂點外接圓相關的邊延長線關係式。

怕賠的我,把防禦力點滿就對了

股市投資涉及多元的因素和快速變動的市場趨勢,為了降低投資風險,我們希望找出個股適用的技術指標投資策略,因此本研究採用跨學科領域的科學研究方法,將財經和資訊科技兩大領域結合,使指標和程式交易相互配合,提高投資效率並降低成本。本研究使用個股適用的參數和組合進行回測,若回測有效,則系統將自動開啟網站進行交易。實作最初面臨策略難以靈活應變市場快速變化的挑戰,因此將原設計系統多次改良,以資料訓練的方式進行大數據分析,接著經由多階段篩選提高策略穩定性及降低投資風險。整體而言,本研究強調跨領域學習的應用,希望透過不同領域的知識,找出適合以技術指標判斷投資策略的個股,有效因應瞬息萬變的金融市場。

對應編號入坐的圓桌錯位問題之研究

會議室圓桌上有𝑛個座位,順時針依序放有號碼1、2、3、⋯、𝑛,共𝑛張名牌。參加這場議會的人都有自己的編號,依序為1、2、3、⋯、𝑛,假設編號1的人一定先進入並坐到號碼2的位子,剩下的人則為亂序進入,先找到自己名牌的位子,如果自己的位子是空的,就直接坐下,如果位子被佔了,則順時針或逆時針找最近的空位入坐,若順時針與逆時針最近的空位距離相等,則順時針入坐(例如編號2到達時,發現自己的位子被坐,順時針距離最近的空位是號碼3,逆時針距離最近的位子是號碼1,則編號2坐到號碼3)。等到前一個人坐下後,下一個人再進入會議室。 依此規則,探討其坐法循環規律、坐法分布、坐法總數,並找出有幾種入座順序對應相同的坐法,以及坐錯位子人數的期望值。

PBC~ A home-use detection device for brain tumors that compress the brain stem and optic nerve

腦部腫瘤是沉默殺手, 藏匿在腦中數十年。 一旦發作,通常都會造成巨大的影響。雖有數種高階儀器,可以檢測。但檢測過程繁複、 等待時間以及價格, 對於民眾都是不小的負擔。 腦部腫瘤的診斷方式為: 神經內、 外醫生會用筆燈對患者做初步的瞳孔光反應檢查。 藉由患者瞳孔縮小的速率,判斷是否要安排進階的檢查。但此行為仰賴醫生的經驗,沒有統一的方法及數據可供判斷。 本研究設計一款成本約$1,300 元, 重量僅 159 g,圓柱直徑與柱高皆約為 7cm 的隨身裝置。 藉由 MCU 控制攝影機, 頂部 1.44 吋 TFT 螢幕可即時顯示患者眼部狀態,檢查結果計算後, 也會立即顯示在螢幕上。除提供醫護人員即時數據化的解讀患者狀態。更協助醫護人員在做瞳孔光刺激檢查時,有科學化的標準。