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臺灣

搶救台灣國寶石--螺溪石的辨識及其特性之研究

螺溪石產於濁水溪流域,是台灣唯一適合製硯的國寶石。本文試著爬梳文獻典籍,透過製硯大師的專訪,到龍神橋、雙龍橋下進行田野調查,並對螺溪石與溪中的頁岩、砂岩、石英岩、礫岩等性質,予以比較研究,總結出辨識螺溪石的七種方法。此外,本研究也發現,螺溪石的岩性近似頁岩,含有少量的綠簾石,屬於輕度的變質岩。經由SEM的觀測與EDS的分析,發現螺溪石的礦物組成與排列成片狀,片狀結構中凸起的部分,主要成分為石英;片狀尾端的結晶形態則為磷灰石,片狀結構與結晶體的尖尖凸起部分,就是螺溪石所具有的針鋩。由於針鋩的分布均勻、縝密,所以容易下墨與發墨。磨出的墨液易被宣紙吸附,色澤黝黑、油亮。實驗顯示,螺溪石的墨液在室溫約-6.8℃左右才會結冰,符應文獻中對優質硯石「歷寒不冰」的讚美。唯有善用台灣國寶石,才能振興台灣的硯石文化。

「鏈」住你的心-鏈條複雜運動狀態分析

當一個掛有鏈條的單齒輪轉動時,鏈條會有複雜的運動現象。本研究以調整直流馬達電壓來控制齒輪轉速,並將此現象簡化為兩個方向進行探究:固定角速度ω下短鏈條的運動行為與長鏈條上波動傳遞。經研究分析後,發現在短鏈條實驗中,鏈條下端曲率半徑r與齒輪角速度ω呈線性正相關,而鏈條的質心座標x_cm與鏈條的關係如下式: x ⃗cm×Mg ⃗=-Cω ⃗m 由實驗發現C值的數量級為10-7(kg∙m2⁄(s)),與馬達特性相關。 另外在鏈條的視波速v ⃗s、鏈速v ⃗ch、波動行進位置y的關係為: |v ⃗ |2=(v ⃗s-v ⃗ch )2=-gy+|v ⃗0 |2 且發現長鏈實驗中鏈條張力T與鏈條位置y關係為:T(y)=-μgy+T0 而T0則與齒輪角速度ω成次方正相關。

「浮」「啟」蝴蝶蘭-探究光合作用速率與氣孔的關係

本實驗自行設計『均衡打出葉錠分法』將蝴蝶蘭有系統編號平均打出葉錠,以此做『浮葉法』和『印模法』實驗。浮葉法測量光合作用速率,印模法檢測氣孔開啟百分比,研究二氧化碳、光照度、水溫、色光和化學肥料對於光合作用和氣孔的影響。蝴蝶蘭在不同環境因子補給或刺激下,到了最高臨界點呈現緩慢成長甚至停滯,像二氧化碳濃度高於1.6%或光照度超過6000lux反應速率會停止成長;水溫20度成長最高;色光對氣孔影響最大是紅光,光合作用速率最快是黃光;化學肥料對氣孔影響最大是鉀肥,光合作用速率最快是氮肥,由此了解蝴蝶蘭照顧方法和本身防衛機制啟動產生的變化。浮葉法用簡單器材和方法可檢測光合作用,建議加進小學自然課本做為觀察光合作用現象方法。

發光基團與巴克球作為二氧化碳還原光觸媒之研究

本研究使用巴克球(C60)或巴克球衍生物(PC61BM)作為主催化劑,發光基團(DTBT)作為副催化劑,兩者混摻成複合催化劑並進行各種變因調控,製成催化效果最佳的有機光觸媒,應用於還原二氧化碳生成有用的燃料,達到開發再生能源與減緩溫室效應的目的,另外也可以應用於殺菌與分解汙染物。 利用氣相層析儀進行二氧化碳還原產物的定性及定量分析,複合催化劑光催化二氧化碳還原產物以一氧化碳為主、甲烷為輔,主、副催化劑混摻的催化效率遠優於單一催化劑,複合催化劑的主催化劑選用PC61BM優於選用C60,DTBT與PC61BM混摻莫耳比為1:1時一氧化碳的產率最佳,而莫耳比為2:1時甲烷產率較佳,若在反應瓶中添加氫氣或增加水量,皆有助於提高甲烷的產率。

環狀網路的拓樸性質研究

In any , we prove that there exist cycles which have any length between 3 and 3n and paths which have any length between their smallest distance and longest Hamiltonian paths in any two different nodes; for any two nodes, there exist varied Hamiltonian cycles, making the two nodes locate on any possible counterpart position(only limited by the distance between the two nodes). In , there are 2n internally-disjoint spanning cycles, and 2n-1 internally-disjoint spanning paths. Besides, we also prove has no more than 2n disjoint spanning paths, and calculate its wide diameter. 本報告證明在環狀網路 中,存在有長度3到 3n 的所有迴圈;任何相異兩點都有各種不同的長度的路徑:從最短的距離到最長的漢米頓路徑;取定任意兩點,存在有各種不同的漢米爾頓迴圈,使得兩點位於所有可能的相對位置上(僅被兩點之間的距離限制)。在 中,也具有2n 個彼此不相交、經過所有點的迴圈,以及2n-1 個彼此不相交、經過所有點的路徑。除此之外,也證明了,在兩相異點間,具有個數不超過2n 且互斥的路徑,且這些路徑經過所有點。我們也估算了它的寬直徑。

風和日「曬」-太陽能蔬果乾燥屋

本研究透過太陽能熱水器的原理引發靈感,設計出了一款金門電話亭造型的「太陽能蔬果乾燥屋」。 研發過程中進行了集熱盒材質、塗面顏色、集熱管孔洞和煙囪位置與空氣對流的實驗,並針對第一代乾燥屋進行尺寸、收納及便於攜帶的改良。實驗結果證實,不管在多雲時晴亦或是晴時多雲,乾燥屋的烘乾效果都較直接日曬好,屋內外溫差甚至可以達到13℃,且放置於乾燥屋內較為衛生,濕度高時,屋內的濕度也較屋外低,濕度差最高來到34%,不同水果在白天6至11小時的戶外曝曬下,水果乾燥率均能達到70%以上,已達到可食用保存和食用的乾燥效果。這套裝置如果可以普及化,便能達到家家都能自製便宜又健康的水果乾,且夏季水果滯銷的問題也能有所改善。

非線性光影共振:利用雙振盪器研究其相位耦合特性

在此科展實驗中,我們設計一對耦合的蠟燭火焰振盪器來觀察之間的相對距離改變與耦合相變的關係,並用iphone慢速攝影與Tracker分享軟體來分析同步振盪與振幅死亡的區域,即期導致相位翻轉分叉變化的實驗條件;實驗結果顯示相變區域發生於雙振盪器距離d=0.8~1.2公分間,且在d=0.8公分處觀察到同步振盪(IP)、振幅死亡(AD)、反向振盪(AP)和相位分叉振盪(PFB)的混合狀態,我們成功的利用簡易雙振盪器實驗來解釋此非線性物理特性,而進一步瞭解振幅死亡和相位翻轉分叉之間的這種轉換現象,在未來,此成果將有助於我們避免其他的不適現象發生,例如神經元和腦細胞中的振幅死亡、捕食者系統中的振盪狀態、振盪傳播、或傳染性疾病傳遞等現象。

懸浮奈米污染物之感測方法(Sensing of Nanopollutants with an Ionic Liquid)

由於奈米科技之進步發展神速,許多難以偵測的奈米污染物可能對生物體造成不可預知的負面影響,然而傳統之感測方法主要針對氣體分子,可能不適用於感測粒狀奈米污染物質。因此,本研究之主要目的是探討(也建立一套)奈米污染物簡易感測方法之可行性。利用二至三個塑膠瓶、塑膠管組裝簡易感測實驗,並且使用非常少量(約0.05 mL)之綠色溶劑(離子熔液),實驗結果顯示奈米ZnO 及螢光粉塵灰(2 或奈米CuO 反而使電阻增加;未通過過濾材料之螢光粉塵灰(2 and phosphor particulates was conducted in a home-made nanopollutant sensing system. Experimentally, abstraction of nano ZnO into the IL caused a reduction of the IL resistance. Similarly, decreasing of the IL resistance was also observed in the abstraction of phosphor particles with particles sizes of 2 particles was found. Abstraction of nano CuO in the IL also led to a slight increase of the IL resistance. The determined characteristic resistances of the IL for abstraction of select nano particles such as nano ZnO, nano CuO, nano TiO2 and phosphor particulates may be used in the development of novel nanopollutants sensors.

我要帶你到處去飛翔—鳥類啄食和榕屬植物種子發芽關係之探討

我們常在榕樹的四周看到掉落許多果實,但很少看到有小榕樹在榕樹四周長出來,卻經常看到校園的牆角、樹縫中長出榕樹苗,因此懷疑是鳥類啄食榕果造成,所以本實驗主要探討『鳥類啄食』在榕屬植物種子發芽的過程中所扮演的角色。 實驗會採集榕屬植物周圍鳥類糞便,收集其中榕屬植物種子種植;再採集成熟榕果,取出其中種子,模擬鳥類消化的過程來處理種子再種植,比較兩者種子發芽情形,探討鳥類消化的過程中,是否有哪個階段會對榕屬植物的種子發芽產生影響。從其中5種有發芽的種子觀察推論,『鳥類啄食』在榕屬植物種子發芽的過程中,主要作用是將種子從果實中分離出來,讓種子可以直接和土壤接觸以利發芽,並隨著鳥類的移動將種子散布到遠處。

降塑「油」解!清除水中塑膠微粒的方式

海洋裡塑膠微粒汙染嚴重,海灘上的塑膠垃圾會分解成塑膠微粒進入海洋。目前的汙水處理廠無法過濾塑膠微粒,處理塑膠微粒變成很大的挑戰。 本研究結合塑膠和磁粉的疏水性來吸油,再用磁鐵去除水中的塑膠微粒。測試5種變項並以光譜儀分析塑膠清除率,研究發現廢機油較黏稠、細磁粉被油包覆的表面積大、塑膠粒徑越小黏附效果越好,越易清除。磁力4900 (μT)可清除4克塑膠。研究發現不同塑膠粒徑最佳清除條件,半小時內清除塑膠大粒徑1.5 mm最佳。研究測試6大塑膠,以及衣物纖維的清除效果,清除率達97%。相較於汙水處理廠的過濾方式,更有效清除塑膠。並設計自動清除機,以及重複利用磁粉的方式,未來可以應用在廢水處理廠。