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2024年

智慧車的「 聲」存之道

本研究探討聲源的追蹤方法,開發出一輛能自動轉向聲源方向的智慧車。首先,我們先理論推導出聲源方向的演算法,主要是透過兩個麥克風接收聲源訊號的時間延遲差,來求出聲源方向。然而音源訊號有大小聲的問題,我們採用單範互相關函數,能準確估算出兩個麥克風接收聲源訊號的時間延遲差。然後,我們在 ESP32的平台上開發演算法程式,結合麥克風和車體,利用單頻 1kHz 單頻訊號進行參數最佳化調整。從量測結果發現,智慧車能準確的估算出音源方向,並在動態展示影片連接中,智慧車展現快速追蹤音源,並讓輪胎準確的轉向音源方向。

探討鐵鎳合金催化劑對電解產氫之影響

目前大部分電解產氫反應(HER)均使用貴金屬,如鉑和鈀,作為催化劑。而我們提出了更便宜的 FexNiyP 金屬磷化物用於經濟製氫。在催化劑的製備中採用不同的化學成分(x/y 比例)和合成條件(氧化溫度)。並將合成樣品通過掃描式電子顯微鏡(SEM)、能量色散 X射線光譜(EDS)和 X光繞射儀(XRD)進行了鑑定,以確認其形態、成分和晶體結構。再通過線性掃描伏安法(LSV)測試了它們的 HER催化效率。實驗結果發現,磷化程度強烈影響催化性能,且可以通過合成條件來適當調整,而 250° C是最佳氧化溫度。此外,電化學測試顯示,FeP 啟動反應所需之能量最低,具有最低的過電位(overpotential);而 NiP 反應路徑最佳,具有最低的塔菲爾斜率(Tafel slope)。我們的結果解決了 HER的反應機構,並對氫燃料生產的發展提供了有用信息。

高山地區暖化之探討

高海拔的高山多與極區相似,地表覆蓋著冰雪,故推測可能觀察到與極地放大效應類似的情形發生。本研究探討歐洲、美洲以及亞洲海拔超過3000 公尺的數個近百年測站之氣溫資料趨勢並比較各測站之間的差異,藉由觀察所繪製出的圖表,得到支持高山地區的暖化情況同樣也較全球平均的暖化情況明顯的證據,以及高山地區季節的暖化差異,並更加了解高山氣候變遷的趨勢,以及近代與過去暖化情況的不同。

Detection of Calcium Oxalate in Nephrolithiasis Using Ca-D

Nephrolithiasis isacommondiseasewherestoneisfoundinthe kidney. Kidney stones areharddepositsmadeofmineralsandsalts that form inside your kidneys. Urine has various wastes dissolved in it. When there is too much waste in too little liquid, crystals begin to form. Sometimes, tiny stones move out ofthebodyinthe urine without causingtoomuchpainanditcontainscalciumoxide. But stones that don't move may cause a back-up of urine in the kidney, ureter, the bladder, or the urethra. Therefore, Ca-d is used as an effective and affordable alternative device to check kidney stones. A new detector we can operate as an indicator for people who have high calcium oxalate levels in their urine. Which will help us to check calcium oxalate levels easily and practically with the use of tds (PPM as its unit). It can check whether people have high PPM levels that can cause issues like nephrolithiasis. It can also be used regularly so that people can avoid the disease by consistently checking their urine with Ca-d.

布洛卡點的定義擴充與存在之充要條件探討

將平面上A1A2A3的三邊以逆(順)時針方向向內旋轉相同角度後,若三線交於一點,則稱該點為此三角形的正(負)布洛卡點。任意三角形必定同時存在正、負布洛卡點[5],我們的研究主要是推廣布洛卡點的定義到所有的折線多邊形,並進一步研究布洛卡折線多邊形的充要條件與性質。我們定義調和多邊形為正多邊形的反形,並統整出其與特定條件下的圓內接多邊形互為充要的性質,進而發現了圓內接布洛卡多邊形與調和多邊形之間的充要關係,這是目前中外文獻中沒有的。最後,我們試著利用中垂面與垂面將布洛卡點推廣到三維空間。

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。

以CFD模擬探討熱對流發電裝置之效率

本研究為 111 年度綠色化學創意競賽《熱對流發電裝置之效率研究》之延續性作品,該作品中,我們已得知高度、內外溫度差以及儲氣量對發電效率的影響,因此我們想要進行更深入的研究。 本研究中,有兩個主要的研究方向,分別是管路材質以及風扇數量對熱對流發電裝置之風速影響。本實驗使用AnsysFluent 軟體進行CFD 模擬,在模擬結果中,我們發現鐵管相對於PVC 管,能使流速提高。風扇數量的增加,也會使流速提高,進而推測可使發電效率增加。 我們也希望能開發綠能智慧路燈、模擬導流板對流速的影響以及風扇葉片轉動的效率,讓整個研究更完備。

利用水凝膠進行亞硝酸鹽的檢測

亞硝酸鹽與對胺基苯甲酸 (4-Aminobenzoicacid, PABA)反應生成重氮化合物,並與 N-(1- 萘基) 乙二胺二鹽酸鹽 (N-(1-Naphthyl)-1,2-ethanediamine dihydrochloride, NED) 進行偶聯反應,進一步生成紫色、褐色的化合物,使水凝膠的表面從無色轉變成化合物的顏色。隨著亞硝酸鹽濃度的改變,水凝膠成色的效果也會有所不同,這也導致了其表面灰階的變化。重氮化偶聯反應可用於亞硝酸鹽的比色測定,亦被證明可用於實際水樣本中的亞硝酸鹽檢測。

雙酚 A 對白線斑蚊幼蟲生長發育的影響及病媒蚊防治策略探究

登革熱病媒蚊幼蟲主要孳生於人工積水容器中,幼蟲生長發育主要受到溫度與食物的影響。本研究至戶外調查人工積水容器,發現塑膠類人工容器為主要孳生類型。於實驗室以 11 種人工容器培養白線斑蚊幼蟲,結果發現塑膠底盆的幼蟲發育速度較快,蚊蟲平均翅長較長。以塑膠組成物質雙酚 A 進行試驗, 發現高濃度 (>50 mg/L) 雙酚 A 會導致幼蟲死亡, 活動力降低; 中濃度(12.5~1.56 mg/L) 會促進幼蟲生長速率,縮短發育時間;低濃度 (<0.78 mg/L) 則不顯著。以濃 6.25mg/L 雙酚A 處理蚊幼蟲,Q-PCR 顯示四個齡期的幼蟲蛻皮激素基因 (Ecr) 分別表現量都有增加,其中四齡幼蟲增加 9.68 倍,蛋白質分析顯示 34~72 kDa 之間的片段濃度增加。在蚊幼蟲防治上,4.0 %蛋胺酸和 1.0% 硼酸皆可 100%抑制孑孓活性,結合低濃度蛋胺酸(0.13%)和硼酸(< 0.5% )可以提升 30% 抑制孑孓活性的功效。

Unraveling a Transcriptional Enigma: Exploring the Action Model of the Concealed BPC Network on the Circadian Oscillation System玄機暗藏: 深究轉錄因子家族BPC對晝夜節律系統之作用模式

這項研究深入探討阿拉伯芥生理時鐘的轉錄調控機制,關注植物特有 GAGA 結合因子, BASIC PENTACYSTEINEs(BPCs)。通過監測 BPC 突變株和誘導株的葉片運動,及對 BPC 突變株生長缺陷的觀察,推測 BPC 於節律運動和葉形表徵扮演調控要角。藉數學建模和對突變與誘導株的 qRT-PCR 實驗,我揭示第一及第二類 BPC 在協調生物鐘節奏和葉片發育中的多種功能,更描述 BPC 內部調控網絡,了解這些蛋白質如何維持恆定。突變株實驗突顯 BPC 對關鍵時鐘成員 CCA1、ELF4、GI 和 PRR 家族的精確控制,而誘導株實驗則繞離 BPC 家族內部的補救途徑,從不同的尺度提供更直觀的檢驗方法。模擬進一步闡明 BPC 如何微調時鐘,確保振盪最佳化和晝夜間的無縫過渡。此外,我還發現 BPC1 和 BPC3 對第二類 TCP 基因的影響。他們抑制除 TCP5 外的多數 TCP 基因,透過不同下游途徑影響葉緣形態。概括而言,這項研究揭示了 BPC 家族是生理時鐘和葉片發育途徑的關鍵調控者。