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臺灣

塗色次數期望值之研究

n個圓圈以一維排列所構成圖形中,若指定當中一圓圈塗色時,其左右相鄰圓圈各有1/2機率被塗色,欲求出使得該圖形之指定塗色次數的期望值達最小之最優化塗色方法。本研究共探討了n個圓圈之「直線排列」、「環狀排列」與n個圓圈及m個圓圈之「環狀結合直線排列」等三種圖形。

Experimental Study on Optimal CADR Filter Thickness of Air Purifiers

美國環保署指出美國民眾 90%的時間待在室內,人們常用空氣清淨機改善不良的室內空氣品質,所以空氣清淨機效能對於健康影響至關重要。市面空氣清淨機常宣稱使用 HEPA濾材,但其厚度未必是理想的乾淨空氣輸送率(CADR)。目前僅有最佳CADR濾材厚度的理論,尚未有實驗資料佐證。本研究以實驗方式研析濾材厚度與最佳 CADR 厚度之關係。實驗使用自製空氣清淨機含離心風扇和不同厚度之濾材,測試四種濾材品牌及四種風扇功率,以 SMPS 測量上游及下游顆粒濃度來判定過濾效率,用單通法計算 CADR。結果顯示,隨著濾材厚度增加過濾效率與CADR 提升,但超過最佳濾材厚度後,厚度增加反而造成 CADR 降低。最佳 CADR 濾材厚度約出現在 0.1 微米顆粒有約 20-40%過濾效率時。若以最易穿透粒徑為參考點,則過濾效率約在 10- 30%。欲發揮空氣清淨機最大效益並延長使用期限,濾材厚度應約略小於最佳 CADR 濾材厚度。

以廢棄香灰與陶瓷3D列印製成磚瓦於改善環境酸雨與碳捕捉應用功效之研究The Study of the Utilization of Waste Ash for Ceramic 3D Printing Bricks to Improve Acid Rain Issues and Carbon Capture Applications

廢棄香灰處理不易且對環境具危害經定性分析知有 47.74% 鹼性物質 CaO。本研究以廢棄香灰製成屋瓦及地磚,探討與酸雨酸鹼中和之可行性,經歷一年多且進行多次屋瓦逕流及浸泡酸雨實驗,觀察到香灰試片與酸雨中和效率和內含香灰比例呈現正相關,結果顯示摻入5%~20%香灰所製成的屋瓦的酸鹼中和能力皆適合臺灣環境使用且經一年放置於自然環境實驗仍具有良好的酸雨中和能力;若欲同時具有酸雨酸鹼中和與碳捕捉能力,則以含 10%~20%香灰為佳。摻入超過 20%香灰製品則降低陶製品之黏性導致無法成型。香灰製品相較於傳統屋瓦有製程價格低、高耐用性和酸鹼中和效率高等特性,可作為屋瓦材料或地磚的新發展。製作地磚部分因水泥會包覆香灰陶粒,因此採孔洞較大的陶瓷摻雜香灰進行 3D 列印,可快速製作不同環境應用之地磚,亦可同時具有碳捕捉與酸雨酸鹼中和之功效。

前瞻奈米片場效電晶體設計之最佳化

在科技進步的年代,電晶體成為組成高效能晶片不可或缺的元件,其發展影響著電子產品的效能與功耗。隨著製程技術節點縮小至2nm以下,傳統鰭式場效電晶體 (FinFET)架構逐漸面臨短通道效應與漏電流增加等挑戰,而環繞式閘極場效電晶體(GAAFET)技術則因其優異的電流控制能力與低功耗特性,成為新一代電晶體的主流。本研究探討在固定有效寬度與垂直間距的條件下,不同奈米片堆疊數量對電晶體電性的影響,透過科技電腦輔助設計(TCAD)軟體模擬分析次臨界擺幅(SS)與臨界電壓(Vt)等參數,對下世代環繞式閘極奈米片場效應電晶體(NSFET)進行最佳化研究,提供未來半導體技術發展之設計方針。

漢行無阻,蜿蜒曲折

從國立臺灣科學教育館《科學研習期刊》的一道題目中,我們開始研究矩形方格的路徑問題,透過對路徑的分類整理,由簡入繁循序漸進,讓我們有撥雲見日之感。 我們從最少轉折數及其路徑著手,延伸到最多轉折數;從利用樹狀圖討論所有漢米爾頓路徑,到運用螺旋(轉90度)或迴轉策略(轉180度),透過其轉彎次數與轉折數的關聯,推得各個矩形方格的最多轉折數之路徑,並找出最多轉折數的公式。接著,我們分析矩形方格中有缺一塊的最多轉折數,利用路徑趨勢的轉角處與起終點,找出缺塊位置的最多轉折數與未缺塊的差異。 最後,我們試圖解出所有轉折數及其代表路徑,並整理其路徑間的關聯性,但其繁雜度又更高了,期許未來能一一解開這些問題。

低速狀態下磁性齒輪傳動特性的實驗與理論探討

本研究探討利用指尖陀螺作為磁性齒輪,觀察並分析其磁性齒輪效應。本研究測量了磁性齒輪間的轉動慣量、影響範圍及力矩,除此之外,本研究發現,自由運轉狀態下的齒輪,具有三個運動階段,高速狀態,介於高速至低速難以預測的階段,以及低速的穩定運動狀態。 此外,為提升磁場計算的精確度,我們發現磁偶極近似方法無法有效描述系統中的磁場分佈,因此使用積分計算來求得更精確的磁場數據,並與實驗數據進行比對,結果吻合良好。

果蠅緯度相關晝夜節律特徵:穩定性、活動量分佈與演化意義 Latitude-Dependent Circadian Traits in Drosophila: Stability, Activity Peaks, and Evolutionary Implications

生物時鐘可對生物體的行為與生理造成影響,在探討晝夜節律特徵的差異時,過去研究常侷限於北美大陸的品系,缺少赤道及南半球品系的晝夜節律特徵探討。有鑒於黑腹果蠅在全球各大洲的廣泛分佈,因此我們以黑腹果蠅(近赤道與中高緯度品系)為材料,研究果蠅是否因緯度而有相異的晝夜節律特徵?結果顯示不同緯度的果蠅品系展現出相異的晝夜節律特徵。赤報品系在全暗狀態下仍維持原本光暗12小時的穩定節律,而南北半球的中高緯度品系則具有相似節律特徵,即在全暗狀態下的節律不對齊原本正常光源的穩定節律,其他如活動量、週期、及節律強度等皆有著品系間的差異。更進一步比對實驗中各個品系基因序列,研究發現per和tim在調控區段有許多SNP變異,顯示其與晝夜節律特徵的關係,有助於後續尋找更多造成晝夜節律特徵差異的可能遺傳變異並探討。

麥芽糖遇到愛-黏滯性阻尼器應用建築物減震效果

本研究利用自製地震模擬器,自製彈簧阻尼器、麥芽糖黏性阻尼器,自製模型屋,手機震動APP檢測X、Y、Z軸最大加速度,作為阻尼器減震效果的優劣,實驗結果:彈簧阻尼器彈性較高,無法完全吸收震動能量,因此減震效果有限。黏滯性阻尼器對模型屋 減震效果:1支黏滯性阻尼器震動大時減震效果較佳,最大加速度減震36.20%,黏度低優於黏度高。2支黏滯性阻尼器配置X型,在X、Y、Z軸與最大加速度4項,最高可減震56.29%,27.55%、57.80%、53.06%。對鋼骨結構模型減震效果:配重220克最大加速度減震23.83-33.38%,不同配重差異性不大。不同樓層最大加速度五樓的減震最佳28.79%-35.52 %。裝設1、2支阻尼器减震效果19.88%-29.99%,並非裝設越多阻尼器減震效果越佳。

香菸、檳榔對鼠婦趨避行為的影響

本研究以多霜蠟鼠婦為對象,探討香菸與檳榔對其趨避行為的影響,以了解隨地丟棄的菸灰、菸蒂、檳榔汁及檳榔渣是否會改變土壤中微小清除者的行為。研究結果顯示,香菸中的菸草、菸灰及濾嘴,市售白灰檳榔嚼塊,以及檳榔嚼塊中的荖葉、荖花、白灰、紅灰及檳榔果實,皆對鼠婦有驅避效果。當土壤出現這些污染物,鼠婦會產生忌避行為,傾向選擇在無污染的區域內活動,並減少探索受污染的區域。本研究證實香菸及檳榔嚼塊對生態環境造成危害,不僅污染土壤,還改變生態系統中小型清除者的行為,此實驗為環境保護提供了重要科學依據。

AI 糾察隊-防治校園走廊奔跑策略之研究

本研究目的在創建有效降低校園走廊奔跑的警示系統,以AI糾察隊取代人力。第一代利用micro:bit加速度感測器,以強度>2800成功判斷跑步行為並發出警示。第二代使用micro:bit、麥坤智能車及超音波感測器製作走廊跑步監測器,記錄時間差來判斷跑步與否,不僅找出學生走廊奔跑速率的邊界條件-兩機器距離60公分,時間差240毫秒,還突破測速照相單向偵測的限制。第三代用AI影像辨識與預訓練人體模型的OSEP平臺-它每0.2秒偵測鼻子X座標位移是否介於180~300,以此速率規則判斷是否奔跑。結果顯示,跑步辨識準確率達94%,還讓走廊奔跑率從71%降到48%,更建立即時通報系統,防治效果顯著。