第54屆--民國103年

利用天然含鎂離子葉綠素較不穩定而銅葉綠素穩定的特性，藉由銅與天然葉綠素結合，檢測葉綠素螢光強度的變化來檢驗金屬離子濃度。以相機和自製光源檢測螢光，我們發現葉綠素螢光會隨著銅離子濃度變化，銅與葉綠素反應後螢光會變弱。本研究已成功發展一套極簡易、靈敏的金屬離子檢測系統，達到相當低的偵測極限，目前可以檢測到1.6 ppm的銅離子。

本研究先是探討為什麼烹煮某些澱粉食物會有起泡和成膜的現象，結果發現A型澱粉(穀類澱粉)其直、支鏈澱粉的結構，使澱粉鏈間的氫鍵連結力適中，故易起泡，可用酸、鹼破壞氫鍵或用油和澱粉形成複合物而抑制起泡。研究又發現，溶液靜置後表面會形成膜，是由支鏈和直鏈澱粉重新規則排列結合，故韌性佳、不易破，可覆蓋容器加熱。製膜的過程中添加蛋白質或甘油，並沒有提升原本澱粉膜的韌性。用於微波爐或電鍋時，因膜具有排氣和吸水性，在正常烹飪條件下都不會破，但若食物含水量太高、火力太強，會糊掉或乾掉，因膜具通透性，食物升溫情形略低於PVC保鮮膜。此澱粉膜和各種材質的容器黏合力較佳，且為天然聚合物，較健康、環保，具有商品化的價值。

學校製造的粉筆垃圾，工業、實驗室產生的硫酸銅（含銅）廢液，我們利用兩者執行教科書的電鍍實驗，並回收到純銅（紅銅）。 前半部的理論研究，我們製作出類似教科書電鍍裝置的「粉筆電鍍裝置」後，逐項討論可能影響其工作效率的九項變因（通電時間、通電電壓、硫酸銅濃度、粉筆長度、粉筆直徑、電極種類、電極埋角、電極深度、電極距離），並求得最佳數值。 後半部的應用研究，我們參考工業的電鍍作法，利用添加物使標準電鍍液（硫酸銅）改良為佳化電鍍液（硫酸銅＋硫酸）。然後考慮粉筆垃圾的實際情況，製作出「實用型粉筆電鍍裝置」，並分別求出其使用標準、佳化電鍍液時，最大紅銅質量、最大通電時間、最大平均電流的數值與發生條件。

電磁船是一種性能優異的未來船艦。在各個先進國家陸續展開電磁船研究的同時，我們也嘗試利用自己動手做的實驗模型、裝置來進行電磁船動力性能的探究、分析。實驗發現：電極材質的種類會造成電磁船推進力和電極損耗的差異。各種實驗材質中以鋁‐銅電極的推進力最為理想；石墨‐銅電極在損耗方面最具優勢。實驗變因中，電流、電極表面積、磁鐵數量都和推進力呈正相關；電極間距、電極寬∕長比值和電磁推進力則呈負相關。其他的環境變因如海水鹽度、溫度以及船本身的推進角度對於電磁船的動力性能也都有一定程度的影響。

本研究欲探討不同的地下水、砂石、地震狀態與土壤液化的形成之關聯，以及不同地基類型的建築物受土壤液化之影響，因此設計實驗來模擬不同的(1)地下水狀態、(2)砂石種類及分佈、(3)震波類型、(4)建築物地基。經由實驗的結果發現： （一） 地下水水量愈多或深度愈淺時，愈容易造成地層明顯的下陷。 （二） 地震S 波為垂直的震動，會使土壤顆粒的排列與向上支撐的結構被破壞，造成地層高度明顯改變。 （三） 地基基椿較長、底板較寬或者座向與震源方向平行，可使建築物更能抵抗地震與土壤液化災害。 （四） 土壤顆粒愈大，地層下陷愈嚴重，但是建築物較不易傾倒。 （五） 較深地層屬於大顆粒時，地震時土壤顆粒縫隙產生較大的改變，而地層下陷程度也會較為明顯。

本研究針對不同時期的人與寵物、各種動物及卡通人物進行五官比例分析，藉以了解其相似程度，並推論寵物幼態延續演化。研究發現，人的五官比例隨年紀增加，額眼、眼高下降，下巴、眼距增加；但犬、貓在眼高、鼻嘴比例變大；兔子則是眼鼻增加、下巴下降。與其他野生動物比較，我們發現人的額眼比例高於其他靈長類。家犬、家貓的額眼、眼高也明顯高於其他同科物種，且近似人類嬰兒五官。貓熊額眼比例高於其他熊科動物，且毛色和習性使人覺得可愛。側面分析上，我們發現人普遍喜歡高額、短鼻的動物。而貓在所有動物中眼高最大。我們也分析卡通人物的五官及受歡迎度，發現彎彎、Hello Kitty、喜羊羊、皮卡丘、QB五官接近幼年動物，可能是他們受歡迎的原因。

本研究主要以『總磷之比色定量─維生素C法』的反應試劑，來改良Folin-Ciocalteu試劑。以鉬酸鈉配製成磷鉬酸酚混合呈色劑取5mL，10% Na2CO3溶液 4mL與沒食子酸在室溫下反應10 min，測其在波長320 nm及700 nm吸光值，320 nm沒食子酸水溶液標準檢量線在0.06 ~ 10μg/mL範圍內 y = 0.3025x + 0.0061 ，R2=0.9994，檢量線確認回收率為100.28%，RSD=2.34%(n=3)；工作波長700 nm，沒食子酸標準檢量線在0.1 ~ 16μg/mL範圍內 y = 0.0446x - 0.0021 ，R2=0.9997，檢量線確認回收率為99.91%，RSD=3.04%(n=3)。以此方法進行精油及飲料的總酚含量測定，添加標準品回收率均可在90~110%間，表示此方法可適用精油及飲料試樣分析測定。本研究的磷鉬酸酚呈色劑配製相當簡單快速且價格便宜，非常適合學生於課堂學習總酚含量測定。並以此開發出多酚快速檢測試紙，配合標準比色卡可快速測得水溶液試樣中的總多酚含量。

我們對鳥的羽毛有極大的興趣和好奇，透過這次的研究，我們用顯微鏡觀察鳥類羽毛特徵和結構，探索羽毛的不同功能的實驗，以及進一步分析比較羽毛功能與其構造是否有相關。在觀察中發現：鳥類身體不同部位的羽毛外形特徵大小、顏色、長短差異甚大，羽毛結構上會有共同特點，有羽軸、片羽、羽枝、小羽枝、羽鉤和小結點的構造。在實驗中發現：飛羽有防水的作用；絨羽的結構較不緊密，所以無法防風，飛羽和體羽上端都有片羽的結構，可以防風；飛羽防塵效果很好；羽毛比其他的材質保溫效果好，絨羽的蓬鬆度愈大，保溫的效果愈好；羽毛的彎曲程度有助於飛行的抬升效果。在觀察和實驗結果的分析比較中發現，鳥類羽毛的特徵和結構與其功能有密切的關係。

看見寄居蟹住塑膠殼以及大家想為寄居蟹募殼或列印3D螺殼的報導，因而實地到墾丁後壁湖、青年活動中心、西子灣三地進行棲地調查，透過螺殼種類分析、形質測量、選殼實驗等方法，測試陸寄居蟹對外殼的選擇偏好與適合度。結果顯示寄居蟹喜好透水性佳的礫石底質。短腕陸寄居蟹為陸棲性，寄居螺殼以陸生蝸牛為主;灰白陸寄居蟹偏半陸棲性，寄居螺殼多海水螺與淡水螺。寄居螺殼殼口寬與寄居蟹前節長有正相關。選殼時喜好右旋、空間大、殼口寬、無破損的天然螺殼。小型寄居蟹對3D列印螺殼適應力較高;大型寄居蟹無法入住3D列印螺殼的原因是ABS塑膠及PLA木料材質密度小、摩擦力低易導致進住螺殼時重心不穩或滑倒，對3D列印殼的適應性以藍紫陸寄居蟹最佳。

本研究為運用熱電晶片輸入電力後可產生兩面溫度差的原理，將熱電晶片所產生之加熱或降溫之效果應用於噴射引擎之燃油系統中，可協助噴射引擎在冷啟動時加速引擎燃燒室之燃燒速度，減少引擎熱機時間並且減少廢氣排放量，另外在噴射引擎高速行駛時可藉由降低燃油溫度之效應改善燃燒室之燃燒溫度，避免燃燒室溫度過高而產生過多之氮氧化物而造成空氣汙染，並且藉由降低燃油溫度提高進入燃燒室之混合氣含氧量，提高引擎運轉效率以及降低燃由消耗量，達到節能減碳以及降低環境汙染功效。 本研究之設計特點：在於使燃油系統透過本研究單一裝置即可提供引擎全時域之完全燃燒條件，提高引擎輸出動力又可減少排氣汙染，以達到保護地球以及節能減碳之目的。