第65屆--民國114年

現代工業對稀土元素需求增加，主要有兩種來源：稀土礦物的開採會產生大量廢棄物，對環境造成污染；回收稀土元素的主要來源是從廢棄的電子產品，添加有毒和放射性的酸洗液。相比之下，海水中的稀土元素也是個近年正在發展的回收來源，具有潛力的電化學沉積法具備選擇性、低能耗與環保優勢。本實驗利用電化學原理，從低濃度硝酸鈰溶液中沉積稀土金屬，探討不同條件、電極的影響，再以EDTA滴定測定鈰離子濃度變化以計算電化學沉積效率。最後在以氯化鈉水溶液模擬海水測試。 實驗發現，添加25mg硝酸鉀使用表面積大的碳氈、10mA電流電解並攪拌能成功沉積出鈰金屬氧化物，最後成功在模擬淡海水溶液中沉積出金屬，表示其應用潛力。

本研究主要探討親水性與疏水性船體在船吸現象的影響。在原理方面，藉由作圖研究船吸現象、親水性與疏水性對彼此的影響，並藉此推導在理想情況下的加速度；在實驗方面，我們以試管去做驗證，發現親水性會互相吸引，而疏水性與親水性間會互相排斥。接著探討在不同變因下，親水性的船吸現象是否符合公式推導，而結果與推導出的公式相似：船寬及初始流速都與其成正相關，並且與質量不太有影響。進一步分析疏水性船體的影響，探討不同流速下疏水性是否都能對抗此現象，而在實驗過程中發覺中間水流似乎會衝向另一艘船，進而研究康達效應在本實驗的影響，並用其解釋實驗結果，最終，模擬真實情況的親水性障礙物，測試疏水性的船體是否能避免與它相撞。

本研究探討不同沖泡條件對茶飲品抗氧化能力與茶多酚含量的影響，旨在找出最佳沖泡方式，並分析不同添加物對茶湯的影響並藉由碘滴定法推測抗氧化能力，了解茶多酚含量。實驗變因包含浸泡時間、加熱方式、茶葉顆粒大小，與糖、鹽、乳製品等不同添加物的影響。透過測量自製茶湯的值與抗氧化能力，探討如何沖泡出高「酚」好茶。 研究結果顯示，適當延長加熱與浸泡時間能提高茶多酚釋放，但超過一定時間也不會增加茶多酚，抗氧化能力反而下降。茶葉磨碎後沖泡可增加茶多酚，酸性環境對抗氧化能力影響不大；加入乳製品則會顯著降低其含量，尤其以奶精影響最鉅。本研究之科學依據，可幫助消費者選擇更健康的茶飲沖泡方式，並推廣茶飲的抗氧化價值。

本研究旨在設計一套中長程列車可使用的磁浮系統。目前，成功的磁浮列車無線供電系統都是於大範圍內進行供電，這會導致許多電力的浪費，縮小範圍必須要感測是否需要供電，目前能做到的，主要是手機的無線充電器。然而，其從接觸負載到真正開始供電，過程大約需要1.2秒。所以本次實驗的首要目標就是製作一套能在5ms內進行供電的距離感應式供電系統。 中長程列車多數包含不同車種，而這些車種的行駛速度各不相同，導致列車需要在過彎時調整不同的傾斜角度，以確保乘客受到最小的離心力影響。因此，本研究的第二個目標是製作一套能自主傾斜的磁浮系統，並設計一款App，使我們能透過Esp32調整列車四角的磁力，進而控制傾斜。

我運用學姐前三年研究的結論，採用初始配對方式，針對共有格數量、角對角數量及各類模組間最佳的組合研究：「在六邊形蜂巢中如何擺放有色六邊形，可求得外圍白色六形總數最少？」且依據模組間的相互關係值，求得K值(包圍的白色六邊形總數)計算公式。 在延伸活動中，我沿用初始配對模式，找出平面長鏈形六邊形的蜂巢堆砌模式，也求得足球這種立體六邊形組合的蜂巢堆砌模式。

本研究探討「養水」過程水質穩定的重要性，再以養水組、自來水組為實驗及對照，分別觀察水中氨氮、亞硝酸鹽與硝酸鹽濃度變化，驗證硝化作用是否自然發生。結果，靜置兩週能有效培養硝化菌，建立氮循環。當硝化菌大量生成後，水質會突然呈現清澈狀，若穩定度被破壞之後，還需要12天才能達成平衡。 再探討「養殖水」利用在種植上，可促進植物生長並兼具氮循環與碳固定功能。我們分別比較養殖水組的空心菜長度、重量與碳含量均優於自來水組，推估吸收二氧化碳量提升超過20%。本系統證明魚類排泄物可轉化為植物養分，創造「消氨×植碳」雙效益，實踐水資源再利用與碳固定目標，呼應聯合國SDGs中（目標6、13），展現簡單可行又具永續價值的水耕共生系統。

奈米科技已廣泛應用於醫療、能源和感測技術，而奈米金屬粒子更因其獨特性質備受關注。本研究探索了一種環保、無毒的方法來合成奈米銀與奈米金，減少傳統化學還原劑對環境的影響。我們首先嘗試用檸檬酸鈉來還原銀離子，合成不同尺寸的奈米銀粒子，並進一步使用綠茶萃取液取代化學還原劑，以開發更天然的合成方式。為了測試奈米銀的抗菌效果，我們將其應用於大腸桿菌與黴菌，發現奈米銀能有效抑制大腸桿菌的生長，但對黴菌的效果較弱。最後，我們利用綠茶萃取液合成奈米金，證明這種綠色方法能應用於不同金屬奈米粒子的製備。這項研究顯示，我們可以以更環保的方式合成奈米金屬粒子，未來或可應用於醫療、感測技術及其他高科技領域。

科技海綿（又稱環保海綿）能在不使用清潔劑情況下去除污漬，被認為是環保用品。但在使用過程中會逐漸變小後消失，令人疑問的是：它真的溶解了嗎？是否會對我們和環境造成影響？ 為此針對以下幾點探討： 一、探討其去污原理，並以顯微鏡觀察其纖維結構。 二、觀察使用後水體，確認使用後是否會釋放出塑膠微粒。 三、使用三聚氰胺檢測劑，測試使用後的水是否含三聚氰胺。 四、以使用過水種植綠豆與水蘊草，觀察生長情形，評估對生物的影響。 五、檢測市售牙齒美白橡皮擦，使用後是否釋放三聚氰胺或塑膠微粒，提醒消費者注意 安全。 透過實驗，期能探討科技海綿是否真的「環保」，並進一步了解其對生態環境的影響。

本研究使用磁場和微電流的刺激，分析不同頻率、特定頻率和不同電流強度的微電流對小球藻生長的影響。研究結果發現： 一、特定頻率微電流（7.8Hz、49Hz、528Hz）比無頻率（0Hz）微電流更具促進效果。 二、無意義頻率微電流（100Hz、200Hz、400Hz、800Hz、999.9Hz）對小球藻的影響可能因培養條件和電流強度而有不同的表現。 三、使用較大培養瓶需要較高電流強度，但太高的電流強度（1600μA和3200μA）反而抑制小球藻生長，顯示電流強度不是越大越好！ 本次研究觀察到特殊頻率和微電流對小球藻生長的促進效果，為綠色科技應用提供了新的可能性。未來可繼續探討不同頻率對不同藻種生長的影響，並朝向更大規模培育，以及太陽能微電流頻率產生器的應用設計繼續前進。

天燈伴隨火源升空象徵人們祈福與祝願，為臺灣重要文化傳承。升空過程，種種因素造成天燈失穩墜落，而燃燒未盡可能引發火災。過去研究多著重於熱源、造型及風阻等影響，卻忽略實地環境風場影響。我們於現地實驗測量天燈升力，後續建立浮力模型、簡易風洞測試和商家訪談驗證。結果發現：天燈飛行的搖擺與熱氣洩漏是影響上升的主要因素，其中側向風速為搖擺主因，地面風場變化更是關鍵。針對分析結果，建議縮小底部開口至原三分之一，可降低56%熱氣流失。另建議設置地面風速監測及管制施放燈號，確保順利飛行至高空。提出「大天燈共乘」構想，提供雙倍書寫空間，耗能僅增約1.37倍，減少回收負擔。成果可作為天燈施放安全與環保政策之參考。