第56屆--民國105年

本實驗的重心，是以如何讓氦氣雲朵，成功塑形並飛入雲霄，以此作為貫穿整個實驗的主幹，並在隨著實驗的主幹前進當中，挖掘、研究許多藏於其背後的科學原理。 首先，第一個為先研究，如何讓氦氣泡團獲得最佳的上升動力，揭發其與氦氣泡團總體積、總表面積、組成的單一氣泡大小、界面活性劑及添加劑等等的關係。另外也去探討這些與其結構、穩定、塑形難易的關係。 再來，考量並嘗試多種方法，讓氦氣泡團，穩定、均勻、大範圍的進行輸出。均勻、大範圍輸出後，接著在眾多的，對氦氣泡團的切割分離法中，選定了利用靜電進行切割。最後，則是研究、探討某些氦氣泡，會有先飄後降的問題。並移到戶外，進行實際總檢測。

去年我參加科展，研究的主題是「夢時代地下停車場的地層」，其中最感興趣的是「有孔蟲亞化石」的認識。今年我繼續研究「台南海岸」、「澎湖馬公南邊海岸」及「恆春半島海岸」砂灘上有孔蟲遺骸。我們到這些景點採集泥砂，在實體顯微鏡下觀察泥砂裡有孔蟲的特徵、外形；並從採集地點的海灣特質，探討有孔蟲的生長環境是淺海、海灣、潟湖和沼澤，並且推想出營養源豐富的地區是有孔蟲生長的好地方。

添加奈米碳管搖晃後發現，兩不相溶之溶劑其界面處會形成的微胞，且存留時間會較長。我們利用Fe3O4顆粒及奈米鐵磁流體，與奈米碳管複合形成具磁性的固體顆粒，加入油品經振盪後會形成由固體顆粒包覆的乳液系統，稱為皮克林乳液(pickering emulsion)。改變複合粒子的比例，發現Fe3O4與奈米碳管系統包覆的微胞，因粒徑差異大故不具規律性；反之，鐵磁流體與奈米碳管系統之微胞隨奈米碳管比例增加，粒徑越小、數量漸增、存留時間增加，改質奈米碳管可以改變微胞包覆型態；綜合上述，奈米碳管是穩定皮克林乳液的關鍵。我們利用複合固體顆粒的磁性，進行廢油回收，發現奈米鐵磁流體系統的回收率可達77%，具有可觀的回收率表現。

本研究修改去年所組裝的LED光電測定儀提升了其功能，可用於透光度的測定及散色光的測定，除儀器組裝外，並應用於碘鐘反應中的微觀觀察，例如硫分子的生成及影響碘鐘反應因素的觀察。研究結果顯示，所自組簡易多功能光度計確實具有以透光度測定及散射光測定的功能，且穩定可用於準確微觀化學變化，在測量濁度方面發現散射法較透射法靈敏而增加準確度。在碘鐘反應可以利用在碘三離子出現瞬間，散射電壓瞬間下降得知反應的終點，相對傳統肉眼判斷的來準確，因此當反應同時具有濁度及溶液顏色改變時，必需同時用到透射及散射法，改變傳統只用透光度測量，以提升反應的準確性，並推廣中小學之科學研究做微觀探討，提升科學之水準。

三千多年前在尚未有鐵器的輔助下，臺灣史前玉匠是使用那些鑽孔材料將玉石鑽製成精美玉器的呢？研究者透過地緣關係至史前玉作坊---花蓮支亞干遺址進行田野調查，在採集部份植物與礦物後，委託切玉師傅切磨成鑽棒，再運用電動鑽具輔助，逐一進行鑽孔實驗，以了解其鑽玉效果；並透過顯微觀察了解其構造特性，以尋找史前最佳鑽孔材料。 實驗發現，貓眼閃玉、紫玉髓及臘光閃玉可鑽穿臺灣閃玉。而且貓眼閃玉的鑽孔效率明顯比紫玉髓及臘光閃玉好；貓眼玉製作成的鑽棒在鑽玉過程的耗損程度也比兩者低。 透過光學顯微鏡觀察礦物內部的結構，發現貓眼玉礦內部由交錯的結晶纖維聚合而成，是否因此分散外力，並減緩鑽棒的耗損與衝擊，值得進一步探究。

螺溪石產於濁水溪流域，是台灣唯一適合製硯的國寶石。本文試著爬梳文獻典籍，透過製硯大師的專訪，到龍神橋、雙龍橋下進行田野調查，並對螺溪石與溪中的頁岩、砂岩、石英岩、礫岩等性質，予以比較研究，總結辨識螺溪石的七種方法。研究發現，螺溪石的岩性為頁岩，部分為輕度變質的泥質板岩。螺溪石的礦物組成與排列成片狀，片狀形態的結構以二氧化矽為主，片狀尾端的結晶形態則為磷酸鈣的結晶體，這是螺溪石所具有的獨特針鋩。由於針鋩的分布均勻、縝密，所以容易下墨與發墨。磨出的墨液易被宣紙吸附，色澤也比其他溪石更黑。實驗顯示，螺溪石的墨液在室溫約-6.8℃左右會結冰，符應文獻中對優質硯石「歷寒不冰」的讚美。

種髮是中空透明的管狀結構，種髮長度越長，種髮帶著種子飛行的距離越遠。種髮數目愈多，可以在空中停留較長時間。溫度和濕度會影響種髮和種子重量，乾燥炎熱的夏天果實成熟時，剛好適合種髮帶著種子飛行。馬利筋果實較大、種子數較多，種髮與種子重量接近，在空中能停留較久時間，在人為環境裡，容易發芽生長。鷗蔓的種子雖較大較重，但種髮較長，在強風時種髮可以帶著種子飛行較遠的距離。在海邊或開闊山區風都很大，所以鷗蔓的種髮還是可以承載種子，飛到很遠的地方傳播。鷗蔓種子發芽率很高，可以適應惡劣環境及土質，加上果實平均離地高度較高，增加被風吹送的機會，所以種子數量雖少但仍在繁衍上具有特殊優勢。

對於一般的染敏電池發電功率不高的特性，我們試著加入電極片以提高電池的發電效率。而後來便以將電極染敏電池製作過程簡化且具可撓的功能在努力，後來以立可白取代了昂貴的二氧化鈦負極層、以印表機碳粉和鉛筆石墨來取代原正極處理。以紗布和護貝膜解決了原先電解液存放不易的問題，也順便達成具有了可撓式的特性。因為有護貝膜的封裝使電池的續航力大大提升，至二十天依然有電功率的產生，所以簡易可撓式染敏電池是可行的。

在電影院戴上偏光眼鏡時，左眼會看到一個平面影像，右眼會看到另一平面影像，這兩個平面影像的水平位置會有位移，兩眼同時觀看時，大腦會將2個平面影像合成1個3D影像。而「特殊銀幕」是偏光3D的關鍵，但價格昂貴，約3萬元，我們想要找出便宜的材料降低螢幕成本，於是我們測量不同材質的「偏振保留性」、「反射性」、「漫射性」，發現材質表面呈現金屬光澤可保持偏振性；表面光滑，反射性佳、但漫射性不好；霧面的材質，反射性不好、漫射性佳。接著，進行噴漆探討，噴漆後，偏振保留性、反射性及漫射性皆提昇。然後，從不同顏色的噴漆實驗中發現，以白玉卡閃銀、豪卡板銀及珍珠板銀效果最佳，最後利用自製3D螢幕進行3D圖片觀察。

馬齒莧科植物的生命力非常強健，全株富含營養且具有在人體內不能有效合成的Ω-3 脂肪酸，極具發展成為食用與藥用價值新興作物的潛能。本實驗透過照光與水份逆境處理，結果顯示剪下馬齒莧科植物帶芽枝條3天在未給水狀態下，莖基部仍會產生不定根。馬齒莧、樹馬齒莧與松葉牡丹頂芽以藻膠包覆造粒，培植再生約有70~85%存活率，頂芽造粒乾燥經21天後復水培育亦有長根存活70%的效能。依形態在乾旱逆境下葉脈Z字形圖案產生扭曲的現象與二氧化碳濃度變化的偵測調查，推論C4型馬齒莧與松葉牡丹可能為適應環境驟變會轉換成為C4-CAM交替型的生理代謝以利存活；而樹馬齒莧遇乾旱逆境時傾向由C3轉換為CAM型碳固定之運作，使生長速率減緩而提高自身的存活率。