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臺灣

Ti₃C₂Tₓ/α-Fe₂O₃ 異質複合材料的製備、性質及光催化水分解反應能力之研究

本研究開發Ti₃C₂Tₓ/α-Fe₂O₃二維奈米複合材料,探討其光電性質與應用潛力。以Ti₃AlC₂經含氟蝕刻法製備Ti₃C₂Tₓ,並以溶劑熱法複合α-Fe₂O₃。經SEM、EDS、XRD確認蝕刻成功,而複合材料中α-Fe₂O₃ 隨比例呈現不同結核分布。XPS顯示Ti-C/O鍵結及Ti-Fe協同作用。DRS與電化學測試指出,複材能帶較原材上移,具更低電荷阻抗與可能的更大能隙。四點探針顯示Ti₃C₂Tₓ具類金屬導電性,複合材料面電阻則與質量呈指數關係,呼應能隙變化。於KOH與NaOH中,複材展現最低OER過電壓與最小電化學阻抗,顯示其具優異光電催化水分解性能。

麥克納姆輪車直線 360 度全向控制與角度誤差之探討

近年來,作者觀察到餐飲業及飯店業引入自主移動機器人(AMR)提供服務,受到廣泛歡迎。不僅如此,隨著AI的風潮,愈來愈多產業引進機器人補足人力的空缺。就輪式機器人而言,麥克納姆輪具相對優異的機動性和運動靈活性,但傳統麥克納姆輪的行進模式只侷限45度倍數的方向。針對此限制,本研究分析傳統麥克納姆輪的合力方向,通過數學推導和實際控制方式的驗證,確認其18個方向移動的數學式,再利用ESP32-S單晶片的WIFI驅動控制系統,實現並驗證 合力分析結果 接著,進一步 建立 麥克納姆輪的全向 360 度直線移動的數學式, 並且用 PWM 脈波調變,實現全向控制。此外,分析地面材質對車子移動的影響,測試出麥克納姆輪適合的地面材質,針對誤差給出可能的校正方式以達更精密的控制。希望就本研究結果擴展未來的應用範圍及使用價值。

Japanese triangle之探討與推廣

本作品在探討2023年IMO問題5中所提到的關於日式三角形(Japanese triangle)之問題,日式三角形是將1+2+...+n個圓排成正三角形的形狀,使得對所有i=1,2,...,n,由上往下數的第i列有i個圓,且每一列都有一個圓塗成紅色。日式三角形中的忍者路徑是一串由最上列到最下列的n個圓,其中每個圓連到其下一列與之相鄰的兩圓之一。我們分成兩個研究方向:一、找出k的最大值,保證在每一個日式三角形中,有一條包含至少k個紅色圓的忍者路徑。二、找出k的最小值,保證在每一個日式三角形中,有一條包含至多k個紅色圓的忍者路徑。 研究中,我們一般化每列的紅圓數為任意自然數𝓵(若該列總圓數不足𝓵則以該列總圓數塗色),並將問題推廣至空間三角垛的情形。最後,我們將𝓵=l的情形推廣至高維空間。

梳子不梳頭-梳子壩對流速降低與水質的影響

公司田溪整治設置梳子壩、疊瀑、深水池、護址工石籠等設施,對公司田溪水質、河岸動植物種類與 數量,底棲生物種類與數量、水中污染物降低有正面提升效果,其中梳子壩設置最多共20處,利用自製水工模型,自製流速計,樂高積木排列出不同排列、形狀、間距、高度數量位置等,找出降低水流流速效果最佳,且漂流物穿越時間最短、穿越率最高的設計,研究結果:梳子壩水流流速降低,漂流物穿越時間越長,梳子壩設置河段末端與梳子壩組間距較大時,流速降低效果顯著,漂流物穿越時間增加較少。所以公司田溪在河口末端計設置9個梳子壩,且分散於數條溪流,可以有效降低水流流速,及漂流物穿越時間。

誰偷走了玉米的甜?

本研究選用佳穗9號黃玉米探討玉米糖度的變化,利用數位糖度計及無線光與顏色感應器,我們成功建立了一套可以簡單並準確測試玉米糖分及澱粉含量的實驗流程。實驗的結果證實玉米糖分會隨著時間漸漸轉化為澱粉,造成甜度降低、口感變硬;利用冷藏或冷凍保存,則可以延緩玉米老化的速率。 當玉米與其他蔬果一起保存時,會因蔬果的影響,造成玉米老化的更快,甜度降得更低,例如:香蕉、洋蔥等;實驗中利用我們自製的乙烯吸收劑,能有效減少香蕉對玉米的影響,維持玉米的甜度,推論出乙烯是造成玉米老化的原因之一。最後,希望我們的研究可以幫助農民與食品業者優化玉米的保存方式,也可以讓消費者在購買後,能更方便又適當的將玉米保持在最佳狀態!

問君哪得清如許~探討永續節能自動化水質檢測及淨化的可能性

水質同時受到有機染料與無機鹽類污染,現行處理流程常分段進行,能源又受天候限制。為此,本研究開發一套整合「即時檢測-自動啟動-光觸媒淨化」的太陽能驅動水質清淨機。分別以有機染劑的亞甲藍以及無機鹽類的磷酸鹽(優養化)、亞硝酸鹽(生物毒性)為污染代表,檢測儀使用Arduino以反應試劑的RGB顏色變化檢測,汙染濃度超標則啟動水質清淨機進行降解。清淨機利用二氧化鈦光觸媒來淨化水質,作動結果顯示在光觸媒的作用下,不同的污染物濃度均能大幅下降,達成水質清淨目的。在能源的利用上,採用太陽能板儲能以提供陰天、夜間光觸媒所需的紫外燈電力,有效解決除污的時間及天候限制,達成全天高效水質淨化,符合節能等永續理念,值得大力推廣。

新住民的美麗與哀愁~探究泰國小紅翅竹節蟲的生存適應妙方

本研究在一年多的人為圈養環境中,以番石榴葉飼養下來觀察、記錄、統計分析後發現:泰國小紅翅竹節蟲在溫度20〜33℃溼度50〜80%照度0〜250Lux之間均能正常成長,卵期約六個月,成長週期283天分七或八個齡別:一齡成長天數約15天,二〜五齡17天,六齡19天,七齡21天,八齡成蟲157天;一生多停駐植株上段就近取食共約4528.96cm²,八齡食量最大,約產下250顆卵但只有少數能發育為成蟲且都是雌蟲,在受干擾時會展開鮮紅小後翅來嚇阻對方。 對於校園植物-芒果等九種均會取食;在日夜顛倒照度置換下,動靜態行為均受光線影響;喜歡攀高取食,同時場域變大即不會發生搶食。 未來可防範未然,規劃外來種昆蟲在大量入侵時的因應,或許可以尋求一種和平共處的生態模式。

微觀漩渦之力—截油槽中油滴運動軌跡分析

本研究探討油滴在截油槽中之微觀運動行為與流場結構之關聯性。透過模擬截油槽模型,設計不同槽數與隔板長度變化條件,並以油溶性染劑染色油滴,結合 Tracker軟體進行追蹤分析,觀察油滴運動軌跡與滯留時間。研究同時比較不同進水速度對油滴行為的影響,並進行皂化反應秤重分析,以量化截油效果。實驗結果: 一、多槽設計可提供更多擾動與攔截區域,有助提升截油效率; 二、快速進水容易產生漩渦,延長油滴滯留; 三、Tracker能有效捕捉油滴微觀運動,佐證槽體設計與流速改變對油滴分布之影響; 四、皂化產物重量亦能與流場結構形成對應關聯。 綜合而言,隔板設計與進水條件明顯影響截油效率,本成果可作為截油槽優化設計,並呼應SDGs永續水資源目標。

生涯何處無良校—AI聊天機器人對高中生生涯定向之影響

近期研究發現AI可以影響心理歷程,如Chukwuere和Handoko(2024)指出AI對學生的學習或輔導產生正面效益。本研究旨在開發升學輔導AI,並驗證此AI能否增加受試者的生涯定向。實驗一以新北市某高中214人為研究對象,證明AI有助改善學生生涯定向;實驗二研究同校108人,探討不同AI取向對高中生生涯定向的影響。研究結果顯示:一、AI可改善生涯定向,但與自行搜尋網路資源的效果無顯著差異;二、資訊取向機器人提高高中生生涯定向的效果優於情意取向機器人;三、無論是否有生涯決定之高中生,使用情意取向機器人或資訊取向機器人後,其生涯定向皆無顯著差異;四、兩次實驗的受試者繼續使用AI的意願皆為3.44 (滿分為5)。

飛Woo hoo~鱰我最鮮—鬼頭刀天然鮮味粉

市售調味料多含人工添加物,長時間加熱可能產生有害物質。因此我們以純天然食材研發鮮味粉,提供更健康的調味選擇。近年來,臺灣東北角盛產的鬼頭刀因外銷需求減少而滯銷,故選用鬼頭刀為主要原料,結合在地農產與農業廢棄物(如三星蔥、鳳梨皮、茶葉渣、柑橘皮)開發多種風味,兼顧健康、美味與永續發展。為提升魚肉粉末的溶解量,運用鳳梨皮蛋白酶前處理,搭配濕式造粒方法,使溶解量提升至68.13%。此外,將廢棄魚骨製成烘烤脆麵,搭配鮮味粉食用,創造全魚利用在地化新商品。鮮味粉產品採玻璃瓶裝(80g/瓶),售價95元,經14天室溫儲存實驗品質穩定,經市場調查得知,鮮味粉整體喜好度與購買意願超過八成,而青蔥口味最獲青睞,證明具商品化潛力。