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臺灣

白浪滔滔我不晃-船隻阻尼器研究

本實驗以指尖陀螺與馬達製作阻尼器,利用角動量的原理來平衡船隻的晃動程度。從實驗結果發現有裝阻尼器的船隻,震動的波形相對較為穩定,表示阻尼器對於穩定船隻有實質上的效果。而改變指尖陀螺的質量和轉速,也驗證了角動量越大穩定的效果越好。希望未來能進行更大的實驗模型,進而實際應用在一般船隻上。

氧化鎢摻雜銅原子於人工光合作用之應用

光觸媒被視為極具潛力解決二氧化碳過度排放的方式。二氧化碳因線性且高鍵結強度(~532 kJ/mol)的結構,當催化劑吸附二氧化碳分子並提供電子時,可降低二氧化碳最低未占分子軌域能階位置,有助於其進行氧化還原反應,轉化成再生能源。 本研究使用三氧化鎢(WO3)並摻雜不同濃度的銅原子作為主要光觸媒,期望銅能扮演施體(donor),提供額外的電子,幫助二氧化碳光催化反應。我們藉由穿隧式電子顯微鏡(TEM)觀察樣品結構,利用拉曼光譜儀、X光繞射分析儀器(XRD)、X光吸收光譜儀(XAS)確認摻雜形式; X射線光電子能譜儀(XPS)得知銅的實際摻雜濃度。以紫外光-可見光光譜儀(UV-Vis)測量吸收光譜,最後以氣相層析儀(GC)分析光催化結果。我們目前成功配置出摻雜五種不同濃度銅的氧化鎢,光催化結果可發現摻雜銅確實有助於二氧化碳的轉換。未來希望提高產物一致性,成為高效的再生能源,實際應用改善環境。

利用增強學習之Q-Learning,解決數字華容道的比較性發展研究

因為我們一開始對電腦程式語言有濃厚的興趣,所以去學習了python程式語言,後來發現到世界三大益智的華容道遊戲,似乎可以加以運用,又從文獻中發現了人工智慧之重要性和增強學習的各類法則。剛好於國中時期寫出了讓電腦產生並解決3*3數字華容道之程式。但發現4*4的遊戲竟有20兆種組合,該無法用3*3之程式思維。後來用了增強學習的Q-Learning技術,不僅完成任務,而且還可以發展出人與電腦的比賽,造成轟動、受到小朋友的喜愛~最後我們還希望自己能設計出不同的華容道加以測試,並研究深度增強學習(DRL)的原理與應用,來解決更高階的遊戲,達到增進人工智慧學習的發展。

福木葉萃取液應用於生物除草劑之可行性評估 Evaluation of bioherbicidal potential of Garcinia subelliptica Merr. Leaves.

大花咸豐草(Bidens pilosa L.) 為主要的入侵植物之一,菲島福木(Garcinia subelliptica Merr.)能否作為生物除草劑,抑制大花咸豐草的危害。以最佳萌發條件培養三種作物與雜草-大花咸豐草種子,福木葉萃取液皆能抑制種子萌發,且對大花咸豐草的抑制效果最顯著。進行幼苗測試,福木葉萃取液可抑制萵苣主根長、小麥草植株與不定根生長,亦能抑制大花咸豐草植株與主根生長,並促進大花咸豐草過氧化氫酶的活性。本研究認為福木深具發展成生物除草劑的潛力,但考慮福木相剋作用與大花咸豐草和作物競爭有下列兩種情形:(1)萵苣:相剋<相剋+競爭競爭(2)小麥草:相剋+競爭<競爭<相剋,故建議在兩種萵苣播種前使用5%福木葉萃取液,抑制大花咸豐草種子萌發;小麥草需等大花咸豐草叢生後再使用10%福木葉萃取液,可促進小麥草的生長;單獨生長的大花咸豐草則使用10%福木葉萃取液能夠有效抑制其生長。

「黍來寶」玉米廢棄物的隔熱與防撞緩衝包材應用

本研究以玉米廢棄物(玉米苞葉與玉米梗芯)為核心,探討其在隔熱與防撞緩衝材料方面的應用潛力,旨在促進資源再利用與環保理念。研究結果顯示,玉米廢棄物製成的隔熱板材優於市售軟木墊,特別是(0.2 ~0.5cm)的玉米梗芯板材及其雙層設計,展現卓越的隔熱性能。而在緩衝材料實驗中,2cm玉米梗芯的防撞效果最佳,優於市售氣泡布及乖乖粒,顯示其作為緩衝材料的可行性。儘管玉米苞葉因結構鬆散而數據值較差,但可透過密度改良將具應用潛力。本研究證實玉米廢棄物可轉化為兼具功能性與環保性的創新材料,未來可進一步發展加工技術,提升商品價值化與市場競爭力。

有教無累—擬真教練動作桌球餵球機設計與製作

本研究主要是設計以球拍將球擊出的發球機。裝置分成二部分先由滾輪發球機將球發出,再由擊球機揮拍打球。擊球機以往復式曲柄滑塊帶動球拍打球並安裝3個伺服馬達分別控制揮拍角度、拍面觸球角度及擊球方向模擬真人揮拍撞擊及摩擦桌球控制球速及旋轉。機身及滑塊曲柄等皆自行設計後以雷射切割木板膠合而成。擊球機啟動擊球時機則以微動開關控制,當滾輪發球機發球時滑塊觸動微動開關來啟動擊球機,當滑塊後退時則觸動停止開關完成一次發球;再以另一個伺服馬達週期性觸動滾輪發球機,如此即可持續發球讓練習者練習。另外我們利用Arduino程式控制,讓此裝置可以發出定點上旋球及二點交替變化上旋球。

離岸生態浮台的追日系統研究

全世界為對抗氣候變遷,努力發展再生能源;臺灣寸土寸金,實在不利於佔用大量土地的太陽能農場開發!我們以phyphox App軟體之GPS及不含重力之加速度,比較出有無定錨下,浮板塊漂移的穩定度外,也設計出依太陽的東昇西落之不同光照仰角,讓程式驅動水平軸及垂直軸伺服馬達轉動的雙軸追日系統,並成功的設計四季東昇西落定點軌道裝置,可比較出有雙軸追日的發電總功率為無追日的夏至達1.4252倍、春秋分1.3619倍、冬至1.2654 倍。 最後,我們引用澎湖魚滬的概念,創新設計縮小版的生態浮台,希望能模擬整合西部離岸的漂浮太陽能發電與農漁業生態或觀光產業,綠能、發展經濟又能兼顧環境教育,豈不美哉!

探討不同載劑對預鋰化過程與結果之影響

鋰離子電池前幾個迴圈中,庫倫效率低(CE < 100%),表示電池負極中殘留了一些不可逆反應後的產物(Li+),鋰離子電池的預鋰化可提高電池的庫倫效率,並降低不可逆產物的比例。本研究目的為探討預鋰化過程中加入的載劑種類對反應速率及活性鋰比例的影響,以找出最佳載劑供日後使用。文獻中提及具有苯環的載劑,其預鋰效果較佳,因此本研究比較biphenyl (聯苯)、naphthalene (萘)及benzophenone (二苯基甲酮)三種載劑對預鋰化過程與結果之影響。研究過程的部分,首先藉由實驗探討最佳測量活性鋰比例的方法,其次探討短時間內精準預鋰鋰離子電池陽極材料的方式,最後進行實驗比較不同載劑。實驗結果表示biphenyl (聯苯)的活性鋰比例最高且反應時間最短,naphthalene (萘)其次,benzophenone (二苯基甲酮)的預鋰效果最差,因此biphenyl (聯苯)為本研究中最佳的載劑。另外,透過實驗探討可得出將預鋰材料在氬氣環境中加水反應為最佳的活性鋰比例測量方式,且減少tetrahydrofuran(四氫呋喃)含水量及提高載劑濃度有助於短時間內精準預鋰。本研究未來可進一步探討鈍化與燒結對預鋰效果的影響,日後亦可應用於預鋰鋰離子電池的載劑選擇,進而運用在儲能市場及電動車產業。

肥水不落外人田—廚餘堆肥種菜效果研究

本研究旨在探討日照強度與堆肥比例對作物生長的影響,為此,我們準備了五組含有不同堆肥比例的土壤以及萵苣、茼蒿等兩種作物,並觀察兩種作物在不同日照強度下的生長情況,以及在日照強度較強的情況下,作物在不同堆肥比例的生長情形。透過實驗結果可以發現,萵苣與茼蒿在日照強度較強的情況下,會有較佳的生長情況;另外,本實驗也發現不同的植物應有各自適合的堆肥比例,因為不同植物在不同的堆肥比例下,吸收土壤營養的情況也不同,因此會導致特定作物在特定的堆肥比例下生長較好。

「雨」你每滴都來電-「液滴摩擦發電」與「晴雨轉換系統」的研究

本研究主要探討【自製液滴摩擦發電模組】最佳設置條件,並設計【晴雨轉換系統】,不僅開發新綠能 ,也能節省面積讓兩種發電系統並行。 我們用方便取得的材料自製【液滴摩擦發電模組】;設計【可控式液滴滴落系統】模擬液滴落下;利用示波器收集大量數據並制定測量標準及方法。 研究發現【液滴摩擦發電模組】在以下條件有最佳效果:(1)和水平面夾角70度(2)液滴直徑越大、數量越多、導電度越小(3)滴落高度、頻率越高(4)液滴不能重複利用(5)多組並聯(6)發電模組寬度適當。 除了自製【滴雨盆】模擬下雨,也在戶外實測,結果【晴雨轉換系統】正常運作,能發電讓5個LED燈同時閃爍;幫1μF/50V的電容充電,60秒達到23V,雨水真的滴滴都能發電!