第55屆--民國104年

我們主要研究一個有趣的數學摺紙遊戲：透過切割6解中空卡創造4款12解中空卡-長方形中空卡、長方形切割中空卡、逆斜中空卡、斜中空卡。 我們是最先發明12解中空卡遊戲的，4款12解中空卡都值得深入研究，本研究小組先選定12解斜中空卡作深入研究，至研究結束找到斜中空卡摺成正方形的組合數4760個，創作6解中空卡無法達成的12生肖、12星座等主題12解斜中空卡。 我們拿12解斜中空卡給同學玩，同學玩到連走路都捨不得停下來，於是我們繼續創造了幾何卡、乘法卡、分數小數卡、等值分數卡、加法卡等12解斜中空卡，將12解斜中空卡應用於數學學習，進一步統計加法卡和數4~48的摺法共計521種。

本研究利用低成本的製程，將含有石墨烯量子點之3,4－乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）塗佈在Si金字塔微結構，組成有機－無機混合型太陽能電池，以達到在大角度入射的弱光環境下，依然具有高光電轉換效率。此微結構具有優異的光捕捉效果，且可以與PEDOT:PSS形成更多異質接面，因此大幅改善有機－無機混合型太陽能電池的短路電流、填充因子與光電轉換效率。在各種入射角度與各種光強度下，摻雜石墨烯量子點之混合型太陽能電池的效率因石墨烯量子點具有超高載子遷移率及降頻轉換效率，使其效能比一般矽基太陽能電池好。這個研究將開創一個低成本、高效率、全方位入射角且弱光環境之太陽能電池的新應用。

用手指當作支點，利用槓桿原理和相關物理原理，將筆桿在五指之間的空隙來回轉動，做出如行雲流水般的技巧，這就是「轉筆」。轉動筆桿跟握筆手勢與施力位置有相關，要成功的轉動筆桿而不是彈飛掉落，須符合3個條件：1.筆桿長度需適當（＞12.0cm）；2.筆桿重量不能過輕(＞8.0gw)；3.要掌握注重心調整支點位置。而我們也發現：1.筆桿越長，轉動越順(以15.0~25.0cm最佳)；2.筆桿兩端平均增加重量，轉動越容易成功；3.直徑1.0公分的筆桿最好轉動；4.螢光筆最容易轉出各種技巧；5.有蓋的筆，須將蓋子移到另一端，增加長度與平衡重量才好轉動；6.大部分的筆都適合正轉與迴旋；7.按壓筆會因為筆夾影響反轉及彈筆，要注意拿筆的方向，才能順利轉筆。

入射油滴(母油滴)與水面第一次碰撞時並不會穿透水面，但碰撞過程所產生的液柱會震盪，我們發現若液柱震盪過程中有產生分離的油滴(子油滴)，則子油滴落下時跟液面進行第二次碰撞，在某些狀況下會發生穿透液面的現象，但母油滴高度並非愈高就愈容易產生可穿透液面的子油滴，經由觀察結果顯示，子油滴是否可以穿透液面與觸水時液面振動方向有關。另外我們也觀察到水面的溫度對子油滴穿透的影響非常小，但加入清潔劑的液面比較容易被子油滴給穿透了，另外我們試著縮小母油滴的體積，來觀測子油滴穿透液面的狀況。

眼斑多葉鰓Plakobranchus ocellatus體型扁平狀，身體兩側和頭部的斑點通常較大，眼點位於頭部中間的後側，身體內側佈滿葉綠體。 具有極佳的保護色。交尾時，交尾器會發出藍紫色螢光，並表現出有趣的『交配三部曲』。產卵處跟交尾器一樣在身體右前方，卵團為逆時針旋轉，受精卵約在排卵後第2.5小時進行第一次卵裂，約3天會發育成面盤幼蟲，幼體具殼。成體具有明顯的趨光性，對於色光的偏好依序傾向為:白光>紫光>藍光>綠光>黃光>紅光。當長波長的色光(紅、黃)與黑色做選擇時，做了折返的行為。 光合作用氧氣生成量與同重量石蓴比約為3:20。在紅、黃光有較高的氧氣生成量，在藍光中，光合作用產量少；白光在與各色光相較之下，擁有最高的氧氣生成量。

分析日本紋白蝶和台灣紋白蝶間的差異。實驗發現日本紋白雌蝶能反射紫外光，而日本紋白雄蝶及雌雄台灣紋白蝶是吸收紫外光，因此日本紋白蝶的雌雄蝶間在短波光源有明顯的對比。再利用SEM觀察，發現翅膀上奈米顆粒的數量是造成紋白蝶吸收或反射紫外光的原因。 利用氨水及氫氧化鈉溶液清除紋白蝶的奈米顆粒，發現奈米顆粒具有反射400 nm以上及吸收350~400nm的特性。因此日本紋白蝶藉由奈米顆粒數量的多寡形成的明顯性標。 蝴蝶翅膀吸收紫外光的特性，應該與奈米顆粒上的蝶呤色素相關。隨著蝶呤奈米粒的數目增加而提高吸收紫外光的能力，使日本紋白雌蝶反射、雄蝶吸收紫外光，因此容易找到同種異性個體，具交配優勢而成為臺灣優勢蝶種。

在水族館中購買的毬藻（Aegagropila linnaei）發現從藻絲成長快可能具備促進細胞再生能力。在不同毬藻汁濃度下，對完整渦蟲的成長並無顯著差異（成長率為5%~ 10%），但受切割渦蟲在0.5%毬藻汁的處理下，再生能力表現最佳，可見低濃度毬藻汁可提升組織修復能力，而高濃度的毬藻汁會妨提高死亡率。將渦蟲切割後照射紫外光，結果指出紫外光的確造成細胞傷害，使再生能力減緩，而以0.5%毬藻汁處理後，渦蟲再生率明顯提升約15%。另僅以0.5%毬藻汁處理傷口24小時，其再生率更加提高約10%，可見毬藻汁中的再生因子短時間即可進入體中發揮作用，且前兩天為再生的關鍵期。

在一次科學活動中，我們以綠色雷射光照射玻璃瓶底，出現了特殊的干涉圖紋，我們對這種美麗圖紋形成的原因感到好奇，我們想要探討其形成的原因原理、現象及時機，進而試著找出形成圖紋的規律性。 一開始我們先從引起我們注意的玻璃瓶底開始著手，之後用了玻璃圓盤上的各種圖形，用雷射光照射，所形成的干射圖紋當作探討，接著試著找尋其他物質是否可以取代玻璃罐，過程中發現光所照出的形狀似乎與材料有關，所以試著進而找固、液、氣三種物質經雷射光反射跟折射的圖紋，能不能模擬玻璃罐照出我們要的形狀，最後再用能較能自如控制形狀的熱熔膠在載玻片上塑形來進行光的實驗找出特別的連續曲面、折射及干射圖紋，希望能利用這些方法找出一些規則。

石墨烯是新興的奈米材料，其導熱、導電性能極佳，在新一代電子原件的製造上極具發 展潛力。若以傳統方式取得石墨烯十分不易，且在製成後又容易互相堆疊而回復成多層結構的石墨。經進行文獻回顧後發現:石墨烯可藉由化學方法，配置適當分散液，以超音波長時間震盪，直接由石墨原礦剝離進而取得，並均勻分散於溶液之中。此方式之製程較為簡單，且可避免其於生成後又再度相互堆疊。分散液在製程中是較易控制的反應物，適合進一步開發及應用。透過本研究之實驗， 80% N-甲基吡咯烷酮配合37000Hz的震盪頻率，震盪 8 個小時，石墨烯分散液的濃度可達到 246.5665ppm，產率約為 5%，有助於未來工業上的實際應用。 實驗步驟示意圖:

透過網路所公開的Prusa i3印表機設計圖和硬體設備說明資源，我們就以小學生的身分嘗試自製3D印表機。並希望自製3D印表機，已經完成多項日常需求中的物品，諸如： 1.個人文創商品：創意花盆、玩具魚、手機外殼、四肢可活動的機器人…等等。 2.用品修補：雨傘柄與機器人零件（例如損壞的關節與肢體）…等等。 3.機械零件修補等物品：轉軸與齒輪…等等。 在自製3D印表機以及校正的過程，我們改善冷卻系統使物品塑型更快，可減少變形並增加良率。