2022年

本研究實現一個真空中操作的小型磁浮軸承飛輪儲能系統，並探討其特性。為了延長能量保持時間、提高效率，我們分析了導致旋轉動能損失的因素。在自然減速測試中，於大氣環境操作的飛輪其阻力力矩隨轉速呈二次方增加；在真空環境中，阻力力矩隨著轉速的增加緩慢，約為線性關係。我們並發現馬達與發電機組導線中的渦電流損耗是真空中飛輪減速的主要因素。以多芯線圈取代單芯線圈後，待機時間延長為3 倍，自然減速至停止的時間在 8 小時以上，可以持續20分鐘供電1.3瓦。這項研究的結果可應用在電網中儲存能量的全尺寸飛輪。

非負整數的各位數字重新排列後，由大到小減去由小到大的運算稱為Kaprekar運算。若原數和結果相等，則此數為Kaprekar常數。在此條件下，Kaprekar變換最終定會進入循環(包含循環節為1的情形)。本研究探討Kaprekar常數與循環的結構，以及其與混沌之間的關聯。 結果如下: (1)參考[1]和[4]中的一些數學符號，將二進位分為五類，得到二進位常數的形式和規律。 (2)在三進位時，我們利用g(x)來討論三進位的變換形式，得到能判斷其結構和循環節及數量的規則。 (3)g(x)有混沌的性徵，即在任何有理數區間中必有任意的n-循環點，其中n是任意正整數。 (4)關於四進位，我們發現將任意非負整數運算四次後必符合某一形式，且其結果與三進位有相似的結構。

本作品自行開發組立氣體輔助彈性氣膜球實驗系統，並研製可調控之類複眼陣列結構母模具系列實驗設備，藉以複製出類昆蟲複眼之陣列微結構，同時複合石墨烯(graphene)並將其裝設於太陽能板上進行系統化實驗，探討類昆蟲複眼之陣列微結構對太陽能板發電效率之影響。實驗結果顯示，類複眼陣列透鏡結構，其單一特徵形狀愈小、密度愈高(週期愈小)，其發電效率愈佳，本實驗條件下，發電效率最高可提升達7.86%，此外，本研究在光捕捉上再為仿生類透鏡穿上自然界的類透明外衣複合石墨烯情況下，其發電效率更佳，透鏡面噴塗石墨烯複合薄層1μm厚度，發電效率短時間提升最佳為14.21%，但隨著光照時間的增加(24小時)後，發電效率提升最佳為12.45%，本研究同時增能探討調控菲涅爾透鏡(Fresnells)聚焦方式，並獲得經最佳聚焦位置的獲得，將有助於對太陽能板發電效率提升。

海洋污染是本世紀最大議題之一，其中聚苯乙烯為最大量的塑膠微珠汙染，危害許多的海洋生物，影響海洋浮游藻類的基礎生產力，為了瞭解塑膠微珠以及其降解物對浮游藻類的影響性，本實驗選擇海洋中碳酸鈣沉降最多的鈣板藻進行研究，並探討塑膠微珠與其降解物對海洋生態的影響，利用流式細胞儀研究塑膠微珠(聚苯乙烯)和塑膠微珠降解物(苯乙烯單體)對鈣板藻數量、細胞複雜度、細胞大小、葉綠素含量等多重影響性，並利用質譜儀方法分析苯乙烯在細胞中和細胞外增加或減少的含量。

本研究由文獻[1]的一道題目進行發想。題目是給定正方形ABCD，E在¯AB上，E^'在¯BC上，且¯BE=¯(CE^' )。若¯DE交對角線¯AC於P且¯(DE^' )交對角線¯AC於Q，則存在點R，使得¯AP=¯PR，¯CQ=¯QR，則∠PRQ=60^∘。我們改變正方形這個條件，考慮等長線段的特徵，再推廣到菱形。並在矩形與平行四邊形中，將「等長線段」這個條件改為「等比例線段」討論其保角特徵。最後將上述性質推廣到空間中的正方形、菱形、矩形與平行四邊形。 我們證明不論 點的位置在¯AB線段的何處，∠PRQ恆為60^∘。我們也發現在平面上R點的可能位置有兩個，且滿足R點的軌跡正好是1/3圓弧，且此圓弧只與對角線長有關。在空間中，E點固定時，R點的位置在一個圓上，隨著E點在¯AB線段移動。此時R點軌跡是1/3圓弧繞此圓弧所在的弦旋轉360^∘所在曲面，此曲面也只與對角線長有關。

在國中及高一的數學課程當中，我們都學過「等差數列」這個單元，而本文的研究著重於在某些限制條件下等差數列的產生時機。在本篇報告中，我們從給定整數範圍(如：從0到n)的條件下出發，去探索在給定的範圍當中至少要加進去多少正整數才能確保其中存在三個數字成等差，進而定義等差指標等概念。我們研究了各個數字n的等差指標，並找出其關係，進而延伸出相關的不等式，然後進行推論。最後，我們藉由發現了一些規律得到了一些可增進最小等差指標的估計，我們大略估計了其上下界，並嘗試往探討不存在三正整數成等差數列的自然數集合密度去做發展，用集合密度的角度去切入討論，以幫助我們的估計和定理推導。

溫室氣體產生造成環境變遷，使得水質酸化，進而影響生態系統。生存在水中的魚類，為了適應水質的酸化，他們的生理上必定有一些變化。為了找出魚類適應酸化環境所做出的改變，我們選擇以斑馬魚及青鱂魚做為實驗動物以研究水質酸化對於其代謝之影響，分析其中與能量代謝及合成相關的器官，包含消耗大量能量的以維持酸鹼平衡的鰓、能量供應相關的肝臟和肌肉。綜合即時聚合酶連鎖反應及免疫螢光染色的結果，我們發現斑馬魚在面對酸性環境下時醣類代謝的情形是有改變的，肝臟內肝醣分解及糖質新生的效率提升，且鰓部位醣類代謝效率提升，推測是運送葡萄糖給鰓部位進行排酸代謝，其鰓部位細胞內的酵素也因此出現了細胞分工的現象。而青鱂魚在面對酸性環境下時，透過肝醣分解提供更多的葡萄糖進行糖解作用，同時抑制了糖質新生反應效率，推測其演化出了高效率的排酸方法。相較於斑馬魚，青鱂魚醣類代謝不會產生過多的能量，也意味著青鱂魚能量使用效率有提升。

本文主要在探討如何將二維Lill Path的性質推廣至三維。和二維Lill Path的結論相同，我們證明若有一自原點出發的射線在多項式函數f(x)的三維Lill Path進行反射（依三維Lill Path反射規則），且此射線通過三維Lill Path終點，則其充要條件為f(x)=0有一實根(-tan⁡θ )，其中θ為射線與三維Lill Path圖形所夾的角度。我們仿照參考資料[2]的方式，證明了若多項式所對應之三維Lill Path圖形是封閉的，則其充要條件為此多項式有一因式為(x^3+1)；同時，我們解決了參考資料[2]中教授所提到的一個問題：當路徑夾角不為π/2，且其三維ϕ-Lill Path圖形為封閉的，則其充要條件為多項式有一因式為 [x^3-(cos⁡ϕ ) x^2-(cos⁡ϕ )x+1]。