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怎樣選一支好羽球拍?重量、平衡點、與硬度

活躍星系核_96
・2012/11/20 ・1895字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 494 ・六年級

文 / 游富宇 (A serious endorphin user)

羽球是個看似簡單又很有趣的運動,室內風雨無阻,又不用與對手作親密接觸,再加上不失一個認識異性的好機會,所以在近來羽毛球有越來越風行的趨勢,而剛入門的朋友總是會遇到「怎麼選球拍?」這個不是頂重要卻又有點惱人的問題。有人說:「球拍越輕越好」也有人說:「看你是攻擊型還是防守型,攻擊型就拿攻擊拍,防守型就拿防守拍」,到底他們在說啥?在此簡單介紹兩種最常被討論也最重要的球拍特性。

重量與平衡點:

很多時候會聽到一些球友討論誰誰誰拿幾 U 的球拍或是 85.285、90.290 等等….其實他們在說的 U 指的是重量,數字越小代表重量越重,而 85.285 的意思是這隻球拍重量是 85g,從拍子底座往上量質心是落在 285mm。球拍不是越輕越好嗎?no no no~其實是看各人的習慣性。

比較重的球拍可能就像我那體重 120kg 的同學在籃下搶籃板,光是站在原地,誰撞他誰飛走;比較輕的球拍就像只有 60kg 的我,最大的優勢就是靈巧(??)一點,左閃右躲讓自己不要被撞飛。那平衡點勒?在《少林36房》這部電影中學成下山的三德和尚在街上遇到了正在與清廷鷹犬打鬥的打鐵匠,鐵匠拿著他的大鐵鎚左鎚右揮,無奈大鐵鎚實在是太重了,只要被閃過第一擊,接下來就是被反 K,三德告訴他手拿鐵鎚的鐵質部用木柄跟他們打,結果當然是正義的一方獲勝囉!球拍呢~也一樣,平衡點越靠近拍頭揮舞起來也就更費力(但是跟鐵鎚一樣,被打到可是比較痛的)。

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常常聽到的攻擊拍防守拍就是與重量平衡點有關,如果重量較重、平衡點比較偏拍頭,在擊球的時候球的受力較大,適合殺球等攻擊性的球路,所以被稱之為攻擊拍。同樣的如果重量較輕、平衡點較接近握把,因為再揮動時靈活度較好適合防守,所以又稱之為防守拍。可以把揮拍想成典型的旋轉,從旋轉動能看出一點端倪。

旋轉動能 E=1/221/2mr2ω

如果重量(m)相同、拍子想要在經過相同的角度後揮的一樣快(ω相同),增加平衡點距離(r)所需要給予球拍的動能也會增加。同樣的,增加球拍重量,所需的動能也會增加。因為揮動的角度相同,所以當所需要的動能越大,要越“用力”才能揮的一樣快(角速度ω相同)。也可以想見,具有較高旋轉動能的球拍,擊出的球球速也是會比較快的!

中管硬度

想必大家都在電視上看過表演空手劈磚,下面都會有字幕:叔叔有練過,小朋友不要在家裡學。我小時候就曾經很好奇要怎麼樣才能用手把磚頭劈斷。因為太好奇了,所以對下面那段字幕視而不見。有一次就真的拿一顆磚頭來劈劈看,當然是劈不斷而且手流血痛一天還不敢講。過了許久才在電視上看到某位師父說出了訣竅:力量要集中在劈下去的那一瞬間,力量一分散就劈不開了。

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很多球友在打球的時候往往力量也是挺分散的,如果剛好那天心血來潮拿了一支硬中管的球拍打球,就會覺得明明就已經很用力了球還是不太願意飛,因為擊球瞬間球停留在硬中管的球拍上的時間比較短,當還在很用力揮拍時,球已經跟球拍 kiss bye 了,造成了許多力量被浪費掉。相反地,揮拍力量集中的球友拿到了軟中管的球拍,常常會覺得力量都已經發完了球卻還在跟球拍 kiss。但是這些都只是我們從手感與經驗所做出的推論,實際上究竟是怎麼一回事?

早期的研究顯示揮拍以及球與球拍接觸的過程中,球拍會有一個彎曲和復原的過程,當球拍尚未完成復原時球已離開拍面,造成了能量的浪費。在一篇題目為:「不同羽球拍勁度與平衡點對於揮拍速度及球速表現之影響」的論文中,研究者藉由高速攝影機了解球拍的物理特性中勁度(中管硬度)及平衡點是如何影響揮拍速度與球速。從實驗結果可以看出,揮拍速度與平衡點有較明顯的關係;而如果想要球速有顯著的提昇,調整平衡點可以得到比較顯著的效果,而球拍勁度需要揮拍速度達到 90km 以上才會對球速有明顯的差異。可想而知揮拍速度達到 90km 以上的高手想必會比較習慣使用硬度較大的球拍,藉由較少的能量消耗來得到較高的球速。但是在追求球速的同時也要考慮體能上的負荷,以免受傷,反而得不償失。

圖片擷取自林雅函、相子元 (2010)。不同羽球拍勁度與平衡點對於揮拍速度及球速表現之影響。

總而言之,球拍充其量不過就是打球的工具,球要打的好關鍵還是球技與打球的心情,所以不論是多貴或是別人評價多差,輕如鴻毛、重如泰山、軟 QQ、硬梆梆,只要是自己順手的球拍就是好球拍!

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參考資料:

Fundamentals of Physics, John Wiley & Sons Inc,20100308

林雅函、相子元 (2010)。不同羽球拍勁度與平衡點對於揮拍速度及球速表現之影響。 碩士論文,國立臺灣師範大學,台北市

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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Intel® Core™ Ultra AI 處理器:下一代晶片的革命性進展
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/21 ・2364字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 Intel 委託,泛科學企劃執行。 

在當今快節奏的數位時代,對於處理器性能的需求已經不再僅僅停留在日常應用上。從遊戲到學術,從設計到內容創作,各行各業都需要更快速、更高效的運算能力,而人工智慧(AI)的蓬勃發展更是推動了這一需求的急劇增長。在這樣的背景下,Intel 推出了一款極具潛力的處理器—— Intel® Core™ Ultra,該處理器不僅滿足了對於高性能的追求,更為使用者提供了運行 AI 模型的全新體驗。

先進製程:效能飛躍提升

現在的晶片已不是單純的 CPU 或是 GPU,而是混合在一起。為了延續摩爾定律,也就是讓相同面積的晶片每過 18 個月,效能就提升一倍的目標,整個半導體產業正朝兩個不同方向努力。

其中之一是追求更先進的技術,發展出更小奈米的製程節點,做出體積更小的電晶體。常見的方法包含:引進極紫外光 ( EUV ) 曝光機,來刻出更小的電晶體。又或是從材料結構下手,發展不同構造的電晶體,例如鰭式場效電晶體 ( FinFET )、環繞式閘極 ( GAAFET ) 電晶體及互補式場效電晶體 ( CFET ),讓電晶體可以更小、更快。這種持續挑戰物理極限的方式稱為深度摩爾定律——More Moore。

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另一種則是將含有數億個電晶體的密集晶片重新排列。就像人口密集的都會區都逐漸轉向「垂直城市」的發展模式。對晶片來說,雖然每個電晶體的大小還是一樣大,但是重新排列以後,不僅單位面積上可以堆疊更多的半導體電路,還能縮短這些區塊間資訊傳遞的時間,提升晶片的效能。這種透過晶片設計提高效能的方法,則稱為超越摩爾定律——More than Moore。

而 Intel® Core™ Ultra 處理器便是具備兩者優點的結晶。

圖/PanSci

Tile 架構:釋放多核心潛能

在超越摩爾定律方面,Intel® Core™ Ultra 處理器以其獨特的 Tile 架構而聞名,將 CPU、GPU、以及 AI 加速器(NPU)等不同單元分開,使得這些單元可以根據需求靈活啟用、停用,從而提高了能源效率。這一設計使得處理器可以更好地應對多任務處理,從日常應用到專業任務,都能夠以更高效的方式運行。

CPU Tile 採用了 Intel 最新的 4 奈米製程和 EUV 曝光技術,將鰭式電晶體 FinFET 中的像是魚鰭般阻擋漏電流的鰭片構造減少至三片,降低延遲與功耗,使效能提升了 20%,讓使用者可以更加流暢地執行各種應用程序,提高工作效率。

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鰭式電晶體 FinFET。圖/Intel

Foveros 3D 封裝技術:高效數據傳輸

2017 年,Intel 開發出了新的封裝技術 EMIB 嵌入式多晶片互聯橋,這種封裝技術在各個 Tile 的裸晶之間,搭建了一座「矽橋 ( Silicon Bridge ) 」,達成晶片的橫向連接。

圖/Intel

而 Foveros 3D 封裝技術是基於 EMIB 更進一步改良的封裝技術,它能將處理器、記憶體、IO 單元上下堆疊,垂直方向利用導線串聯,橫向則使用 EMIB 連接,提供高頻寬低延遲的數據傳輸。這種創新的封裝技術不僅使得處理器的整體尺寸更小,更提高了散熱效能,使得處理器可以長期高效運行。

運行 AI 模型的專用筆電——MSI Stealth 16 AI Studio

除了傳統的 CPU 和 GPU 之外,Intel® Core™ Ultra 處理器還整合了多種專用單元,專門用於在本機端高效運行 AI 模型。這使得使用者可以在不連接雲端的情況下,依然可以快速準確地運行各種複雜的 AI 算法,保護了數據隱私,同時節省了連接雲端算力的成本。

MSI 最新推出的筆電 Stealth 16 AI Studio ,搭載了最新的 Intel Core™ Ultra 9 處理器,是一款極具魅力的產品。不僅適合遊戲娛樂,其外觀設計結合了落質感外型與卓越效能,使得使用者在使用時能感受到高品質的工藝。鎂鋁合金質感的沉穩機身設計,僅重 1.99kg,厚度僅有 19.95mm,輕薄便攜,適合需要每天通勤的上班族,與在咖啡廳尋找靈感的創作者。

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除了外觀設計之外, Stealth 16 AI Studio 也擁有出色的散熱性能。搭載了 Cooler Boost 5 強效散熱技術,能夠有效排除廢熱,保持長時間穩定高效能表現。良好的散熱表現不僅能夠確保處理器的效能得到充分發揮,還能幫助使用者在長時間使用下的保持舒適性和穩定性。

Stealth 16 AI Studio 的 Intel Core™ Ultra 處理器,其性能更是一大亮點。除了傳統的 CPU 和 GPU 之外,Intel Core™ Ultra 處理器還整合了多種專用單元,專門針對在本機端高效運行 AI 模型的需求。內建專為加速AI應用而設計的 NPU,更提供強大的效能表現,有助於提升效率並保持長時間的續航力。讓使用者可以在不連接雲端的情況下,依然可以快速準確地運行各種複雜的 AI 算法,保護了數據隱私,同時也節省了連接雲端算力的成本。

軟體方面,Intel 與眾多軟體開發商合作,針對 Intel 架構做了特別最佳化。與 Adobe 等軟體的合作使得使用者在處理影像、圖像等多媒體內容時,能夠以更高效的方式運行 AI 算法,大幅提高創作效率。獨家微星AI 智慧引擎能針對使用情境並自動調整硬體設定,以實現最佳效能表現。再加上獨家 AI Artist,更進一步提升使用者體驗,直接輕鬆生成豐富圖像,實現了更便捷的內容創作。

此外 Intel 也與眾多軟體開發商合作,針對 Intel 架構做了特別最佳化,讓 Intel® Core™ Ultra處理器將AI加速能力充分發揮。例如,與 Adobe 等軟體使得使用者可以在處理影像、圖像等多媒體內容時,能夠以更高效的方式運行 AI 算法,大幅提高創作效率。為各行專業人士提供了更加多元、便捷的工具,成為工作中的一大助力。

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想站 C 位,先站定位——聽覺和身體平衡原來緊密相關!
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2022/12/24 ・1721字 ・閱讀時間約 3 分鐘

  • 雅文兒童聽語文教基金會 研究員 林桂如
平衡感不只依靠眼睛和大腦,更與聽覺系統息息相關! 圖/Pixabay

如果平衡感好,不僅可以輕易維持單腳站立的金雞獨立姿勢,還可以像韓國防彈少年、Twice 天團的成員們一樣,迅速變換舞蹈動作,也不至於跌出鏡頭外!

只是,你知道嗎?平衡感和臉蛋無關,更不只依靠眼睛和大腦!我們的耳朵,其實是維持身體平衡息息相關的要角。許多平衡感不佳的人,最後往往發現問題出在他們的耳朵上,箇中原因便是當內耳出現問題,將可能導致平衡跟著出現異狀,例如:步履不穩、搖晃,天旋地轉的眩暈,讓人站也不「適」、坐也不「適」。

聽覺和身體平衡的關係

如欲維持良好的身體平衡,將有賴聽覺系統中前庭系統(vestibular system)將接受到外界刺激,經前庭神經將刺激信息傳入相應的腦幹內的前庭神經核和小腦,再經視覺系統(visual system)和體感覺系統(somatosensory system)傳送至腦內更高層次的中樞神經系統處理,最後以運動神經系統做出反應。

國外相關研究指出,如果聽力受損時,前庭系統功能很可能也會有損傷,以致出現協調與平衡能力上的問題,甚至阻礙聽覺障礙(以下簡稱聽障)者的動態平衡(dynamic balance)(如:跑步、踢球)、靜態平衡(static balance)(如:單足站立)和協調能力的發展1。因此,鑒於當聽力損失程度越重,其前庭功能失調的風險也越高,反映在生活中的表現可能為較晚學走、學習或從事關於平衡的活動時常受挫,故建議當個人的純音平均聽力閾值(pure tone threshold)超過 65 分貝以上者,宜進一步進行前庭功能測試2

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適度運動可促進平衡表現,聽覺障礙者亦然!

在諸多研究上顯示,相較正常聽力者,聽障者的靜態與動態平衡上均有明顯表現較差的情況。然而,在比較聽障運動員與正常聽力者的平衡表現時,結果卻顯示聽障運動員在動態平衡能力和正常聽力者相當,甚至更好,惟靜態平衡能力中的表現仍明顯比正常聽力者差;進一步比較一般聽障者與聽障運動員間的平衡表現,亦發現聽障運動員有較好的反應時間、移動速度及靜態平衡能力3

從上述可知,藉由後天規律、適度的運動,除了可改善平衡表現和運動能力,亦能促進心理發展和社會技能4,並預防失衡導致的意外或傷害發生,這樣的成效在聽障者身上亦可見一斑5

運動可促進個體平衡表現,達到較佳的反應時間、移動速度和動、靜態平衡能力。圖/Pixabay

面對平衡感欠佳的孩子,宜留意其聽覺狀況、整體發展與適時引導!

    平衡感與生活自主有關,平衡感不佳的孩子,很可能無法自行走路、跑步或上/下樓梯,進而影響整體學習與適應。在平衡感欠佳者的孩子中,除了存在於自身的神經、前庭、肢體動作發展因素,也可能與個體所處的後天環境中家長過度保護、提供的環境刺激過少有關。

    當遇到平衡感不佳的孩子時,除了應留意其聽力發展外,亦建議定期參考「兒童健康手冊」分齡發展檢核,或各縣市衛生局提供的「學前兒童發展檢核表」加以留意。同時,亦鼓勵家長多提供兒童早期動作發展的經驗,如:當孩子可以放手行走時,酌量減少推車乘坐或手抱的機會,此外,也可善用共融遊戲場的遊戲設施加以探索,並可透過居家平衡小遊戲,如:練習墊腳尖、維持平衡;一隻手牽扶上/下樓梯;在柔軟的物體面(如:枕頭)上站立;玩需要經常轉頭的活動來提高前庭視覺反射功能(如:走路去拿一個球並把它放回桶中)等,幫助孩子從遊戲中練習平衡感!

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參考文獻

  1. Chilosi, A., Comparini, A., Scusa, M., Berrettini, S., Forli, F., & Battini, R. (2010). Neurodevelopmental disorders in children with severe to profound sensorineural hearing loss: A clinical study. Developmental Medicine and Child Neurology, 52(9), 856-862.
  2. 2Castiglione, M., & Lavender, V. (2019). Identifying red flags for vestibular dysfunction in children. The Hearing Journal, 72(3), 32-35.
  3. 高賡祖、林威秀(2020)。兒童與青少年聽覺障礙者平衡能力之探究。中華體育季刊,34(4),249-258。  
  4. Vidranski, T., & Farkaš, D. (2015). Motor skills in hearing impaired children with or without cochlear implant – a systematic review. Collegium Antropologicum, 39, 173-179. 
  5. Hartman, E., Houwen, S., & Visscher, C. (2011). Motor skill performance and sports participation in deaf elementary school children. Adapted physical activity quarterly, 28(2), 132-145.
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雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。

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沒看過打不壞的木製球棒?最新「加工法」讓木材硬度堪比金屬!
Rock Sun
・2021/11/19 ・2152字 ・閱讀時間約 4 分鐘

如果今天你想要好好的切食物,該用什麼樣的刀呢?

大家馬上想到的,應該不外乎就是金屬或是陶瓷吧?自古以來要製作工具,這兩個材料一定是首選,直到當代貪圖方便而使用的塑膠刀叉之外,好像想找不太到其他更好的替代方案了。

但是最近,有一群研究人員打破了大眾的想法和材料科學的界線——用木頭製作的刀來取代金屬。

10 月 20 號,這一群來自馬里蘭大學的材料科學家們在期刊《Matter》上發表了一種全新的加工方法,可以把跟木材大幅強化,製作成餐刀等工具。這把刀的硬度不只跟一般的牛排刀不相上下,可以輕鬆地切開 8 分熟的牛排,還可以多次使用、洗滌、有效的回收再利用,整個產品製造過程的能源消耗也比金屬或陶瓷低非常的多,有望在未來取代這類餐具。

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經過最新加工方法製成的木材,所製作出的餐刀可比不鏽鋼材質的更加鋒利。圖/Pixabay

比金屬和陶瓷更環保的選擇:木材

當你環顧生活周遭需要以「堅硬」為訴求的材料,你會發現它們大部分都是人造或經過加工的,因為想製作堅硬的物品,最怕的就是整個物理結構上有裂痕、中空或缺口等等瑕疵,只要有以上任何一種,工具的耐久度就無法維持多久,然而天然材料通常都有這種缺陷,例如木頭內部會有中空導管,石頭內則會有導致它容易剝落或裂開的天然紋理。

所以物質多半都都需要經過高溫冶煉才能夠成為堅硬的材料,例如光是製造陶瓷,就需要將陶土加熱到幾千度的高溫,而在這個講求環保的時代,有時候又要考慮產品的碳足跡……不用說,從地球土壤中開採鐵礦和陶土所耗費的能源,絕對與使用天然材質相對多很多。

所以這群研究人員把腦筋動到了陪伴原始人類到現在、樸實無華的木頭身上,他們覺得人類還沒發揮木頭 100% 的能力。

一般的木材在結構上有裂痕、中空或缺口等等瑕疵,無法加工成非常堅硬的工具。圖/Pixabay

請給我木材!人類尚未 100% 發揮它

好幾千年來,人類就不斷地想在木頭身上動手腳,但是在工具和建築上,木頭的加工通常只限於蒸氣曲木和壓縮法,用這種方法處理的木頭都會有個問題,在一段時間過後,木頭本身會有些許的回彈(定型)。

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要知道為什麼就得先了解木頭!

木頭最主要的成分是纖維素,雖然平常可能無感,但纖維素其實有相當高的強度與密度比,表面上看起來是一個輕量又堅固的超理想材質,只看數字的話,甚至凌駕於大部分的高密度建築材料如水泥、金屬等等。但是我們目前加工木頭的方式,都無法把木材的材料潛力發揮到極致,部分是因為纖維素其實只佔了木材的 50%,除此之外還包含半纖維素、木質素等物質,這些聚合物主要是作為介質,而非提供強度,但如果將這些東西去除掉,整個木頭結構會變得容易崩壞。

所以研究團隊找到了方法,移除木頭內比較脆弱的物質,但是仍保留纖維素的結構,這個技術可以把原本木材的硬度整整強化 23 倍,並打造出比不銹鋼刀還鋒利 3 倍的餐刀。

蒸氣曲木加工法,將木材放在充滿蒸氣的箱子內彎曲,能加工出優美的弧線。圖/WIKIPEDIA

兩步驟加工:讓「普通木材」變「超硬木材」

第一步是將木頭浸泡在添加了特定化學物質的水中,並加熱到攝氏 100 度,以去除部分木質素。失去木質素的木材會變得較為柔軟、具有彈性甚至還會黏稠;以往的木材加工通常不會將這個方法用在木材上,除了如上述提到的結構問題外,還會有使用溶劑的毒性問題,但研究人員研發出了毒性較低、還能重複使用的溶劑。

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第二步是對木頭進行高溫加壓,去除水分並讓其材質更為緻密,確保不會有結構上的缺陷,連樹木中原本被導管佔用的空間都能夠去除。

藉由這兩個步驟,他們有辦法去除木頭原本的結構問題,而經過這樣處理後的木頭還可以裁切成想要的形狀,然後再塗抹礦物油延長壽命、也隔絕水分讓纖維素不要再吸水,以免洗滌餐具降低刀子的鋒利程度。

將木材加工為「超硬木材」的實驗步驟。圖/參考資料 1

木材應用百百種!「五金材料」的新未來?

同樣的手法可以用來製作其他工具,例如和金屬釘子一樣堅硬的木頭釘子,一樣可以釘穿 3 塊木板,但是好處是木頭釘子不會有生鏽的問題,除了釘子之外,還有很多東西可以用這種木頭材質製作,例如更耐用的木頭地板。

儘管目前這個技術的使用還只是存在於實驗室環境中,但是不可否認的是,我們還沒有發揮木頭百分之百的實力,只要這個技術成熟,加上樹木可以種植並回收的特性,在未來每個人都可以分配到的超級強化木材資源或許可以凌駕於金屬,或只是打造出打不壞的木製球棒、堅不可摧的小木屋、輕量化的木頭汽車和飛機、或者是一把堪比鋼刀的超強木刀。

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阿銀,你的木刀原來是這麼來的啊 ?

參考資料

2021,《Hardened wood as a renewable alternative to steel and plastic

Rock Sun
64 篇文章 ・ 914 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者