第63屆--民國112年

日常生活脫離不了機率問題，也因為機率使生活充滿樂趣與驚喜，本文藉由麻將賓果遊戲的討論，試著分析連線的概率計算，進而研究抽牌數量對應的連線機率，以及每局花費的成本與應得到的獎品價值的關係。目前在夜市中的麻將賓果遊戲玩法，大多是以排入6x6矩陣，達連線則獲勝，總共有36張牌，由當中抽取12張至15張牌，每局所需的費用由10局100元到1局100元都有(不同攤位抽取的數量各異)。經過我們理論計算的結果，能在夜市獲得連線得到獎品的概率實在是很低，機率由抽取12張牌的0.55%到抽取15張牌的3.73%，且其對應的獎品價值應該要比目前老闆提供的大娃娃更好才能達到期望值的數值。

透過實作找出洋菜薄膜最佳的配方與脫水方式並進行拉力、耐彎折、耐衝擊、耐酸、透氣、溶解、燃燒、土壤分解與餵魚實驗，最後利用其可食用且易分解的特性設計產品。由實驗得知，水和洋菜粉在適當的比例下，分別添加甘油、可食用甘油或蔬菜甘油混合加熱的洋菜凝膠，都能利用冷凍脫水，均勻且快速的乾燥成薄膜。拉力、耐酸、耐衝擊和耐溶解實驗，無添加甘油的洋菜薄膜效果最佳；耐折實驗，添加蔬菜甘油 4g的洋菜薄膜效果最好；此外，各式洋菜薄膜都能在14天內被土壤分解。我們根據以上實驗結果，將洋菜薄膜製成提網、藥包、洗衣精包裝袋等產品應用在生活中，希望能取代一次性的塑膠製品，減輕地球的負擔。

我們的研究透過自製椰子、棕櫚與橄欖三種性質差異性極大的手工皂，來探討皂垢的溶解與形成機制。實驗中發現只有橄欖皂垢在高溫的水中溶解率稍高，其餘都呈現難溶的狀態。檸檬酸雖對皂垢的溶解效果不錯，但會生成油狀皂渣。若改加入檸檬酸鈉，則可能藉由與鈣離子的結合來促進皂垢（脂肪酸鈣）解離，逆向形成脂肪酸根（皂液），等同於將皂垢的形成過程逆返回去且不會生成油狀物質。最後經過皂液的測試，發現將檸檬酸鈉加入皂體來減垢的可行性，結果發現「檸檬酸鈉手工皂」不只能減少皂垢，且有提升油脂乳化力與去污洗淨力的意外效果。因此本研究發現手工皂中添加檸檬酸鈉是解決皂垢的方法之一，且值得推廣。

如果一醒來，就有一顆熱呼呼的太陽蛋在盤子中等你，多幸福啊！於是懒得早起的我們想自製自動煎蛋機。首先我們先研究太陽蛋的美味祕訣是220度煎5分鐘，接著再分析人工煎蛋的動作，以人因工程的概念，參考魯布•戈德堡機械結構原理，藉著懸吊繩機構，將煎蛋區分為九大步驟。分別為1倒油動作、2止油動作、3敲蛋動作、4倒蛋液動作，5回收鋁箔滑梯動作，6滑板鏟蛋動作，7槓桿盛蛋離鍋動作，8平移蛋後斜板入盤動作、9撒胡椒動作。且利用熟悉的骨牌驅動機構完成此連續且自動化之機構，最後藉著滑輪機構而能手動回收落下的骨牌，且利用定位點機構，將骨牌放置在定位處，使整體煎蛋機機械能重複下一循環動作，確實達成生活應用之實質功效。

本研究主要是以Arduino為核心，製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式，我的好朋友是桌球校隊，他希望擁有一台自己的桌球練習機，但是市售機器很貴，於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門，使用 3D列印製作機身，再以手機藍牙App控制練習機，能發出不同速度的直球以及左右旋球，最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式（發遠身球及隨機出球功能）。穩定度的測試結果顯示：直球落點和左、右旋球皆穩定；選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能，兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點，可作為桌球校隊訓練設備。

本研究自製模型屋、自製空氣清淨機、自製燒香拜拜神器，線香在拜拜神器內燃燒隔絕外部對流以降低汙染物對室內影響，利用空氣品質檢測器，檢測 TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10，共6項濃度變化。實驗結果如下：49 ％民眾有燒香，燒香是重要祭拜儀式。燒香與汽機車汙染物濃度不同，且差異很大。拜拜神器清淨速率：TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10線香燃燒完後，大約清淨2分鐘達到室內空氣品質標準，線香支數：可以清除燃燒3支香的污染物，建議燒1支香主要是HEPA過濾網更換成本較高。過濾網耐用度：每燃燒50支香後，平均濃度CO增加43.57PPM、CO2增加94.83PPM、HCHO增加0.045PPM、TVOC增加0.53PPM、PM2.5增加9.06μ g/m ³、 PM10 增加 13.11 μ g/m ³。成本：燃燒 200 支香計算每支香燒香成本 4 元。

血跡試劑通常利用氧化還原反應，檢測樣品當中是否含有血紅素，現行卡斯特－梅爾呈色試劑成分為還原酚酞，並以肉眼判讀試劑是否由無色變為粉紅。因其呈色易與血液樣品混淆，本研究改用Python、OpenCV、numpy進行試劑呈色之飽和度分析，輔助判讀試劑變色變化，並以食用色素靛藍、亮藍取代酚酞，製備顏色變化不同的血跡檢測試劑。結果顯示還原亮藍顏色無明顯變化，而還原靛藍則可取代還原酚酞進行血跡鑑定，且試劑顏色判讀為紅色變為黃色或無色，不易與樣品混淆。在反應速率測試中，還原酚酞與酒精以體積1.5：1混合；還原靛藍與酒精以體積1：1.5混合，試劑靈敏度最佳，偵測極限分別可達10-4與10-3的血跡樣品濃度。

夏日經常看到市場的阿公阿嬤在拍瓜聽音選瓜，令人疑惑拍西瓜真可選中好吃的西瓜嗎？正巧六年級的自然課中學到音叉敲擊時的聲音振動及頻率高低關係，引發我們的聯想：可以應用AI人工智慧的聲音辨識技術來正確辨識西瓜的新鮮／成熟度 ，甚至利用手機 App進行有效判別嗎？ 本研究中發現： 1) 不同位置的果肉，甜度也會有所不同；不論大小顆，西瓜中心果肉是最甜的部份；2)西瓜的密度與西瓜甜度無明顯相關；3)冬天西瓜放置兩週（成熟）可能達到最佳甜度，放置四週（過熟）甜度則大幅降低 。 本研究有兩項設計：1)製作一款固定敲擊力量的敲擊器；2)全國首創西瓜新鮮／成熟度辨識App，可以讓消費者方便地用手機即可挑選成熟好吃又甜的西瓜，這是本研究最大貢獻。

本研究探討外加電位差變化對含羞草觸發運動的影響機制。我們發現含羞草葉齡會影響電阻變化量及閉合速率。使用9V以上外加電壓能使含羞草產生觸發運動，電壓越高能使閉合速率加快。長時間外加電位差刺激時，閉合會產生延遲現象，刺激時間越長閉合反應越慢，恢復時間也會延長，並影響鄰近葉片的閉合速率。外加電位差刺激會使葉片從負極到正極閉合，具方向性，推測電子流可使細胞膜外產生電中和，導致去極化產生動作電位，並引發離子通道開啟，使葉枕細胞水分釋出葉片閉合；長時間刺激造成延遲現象可能與通道持續開啟讓膜電位無法恢復有關。我們發現靜電也會引起觸發運動，且與葉片距離遠近會造成不同的閉合情形，推測與葉枕細胞的電子分布改變有關。

本研究設計雙層葉片風力渦輪機，並使第二層葉片吸收第一層剩餘風能，提升發電效率。由於渦輪機葉片運動模式複雜，因此將實驗分成兩部分，首先去除渦輪機旋轉的因素，測量前後機翼改變攻角、間距及方位角情況下的升力，經實驗分析下洗氣流效益最佳處，為攻角於12度、間距1.5倍弦長、方位角-15度處；第二部分實驗測試雙層葉片渦輪機發電效率，當兩層葉片間距為1/4螺距（90度）時，兩層葉片應於夾角90度有最大效率，但減去下洗氣流方位角-15度，夾角75度對應效率最佳，經風洞實驗得相同結果。經效益分析，兩層葉片渦輪機效率提升四葉葉片的三成，一層葉片佔渦輪機總成本10-20%之間，可見本設計具備提升效率及降低成本的特性，未來具有高度前瞻性。