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高級中等學校組

隱形斗篷-超聲波在水下光導之探討

當使物體後面的光線繞過物體至另一側觀測者眼中,該物體便會消失,如同隱形斗 篷。本研究在水中以探頭打出超聲波,藉由空化現象在聲壓聚集的位置打出空泡。以光在水中碰到空泡產生的全反射產生光導,使光按照期望的路徑前進。參考艾里光束波包沿弧線行進的特性,依照各陣元的座標調整相位,製造出聲壓聚集在一弧線上的聲場。以線形和平面探頭測得其偏折角度,接著導入漩渦式聲鉗,使聲壓由弧線中心偏移到周圍,並使中心聲壓相較於普通聚焦減少75%。最後將兩種相位疊加在一起,用螺旋排列探頭將超聲波打入水中,取得約3度的偏折,得到初步成果。未來將透過聲壓的加強和改良路徑,期望達到自由控制偏折軌跡,並在醫學等方面有所應用。

解密K-探討CuSO4+NaI的平衡常數

本實驗想要研究CuSO4與NaI混合反應之平衡常數,首先,藉由CuSO4與NaI不同比例混合後的反應現象,了解反應進行的狀況。接著,分別嘗試測量平衡方程式:2Cu²⁺ + 5I⁻ = 2 CuI(白色) + I₃⁻ 特定物質的莫耳數,以便求出達平衡時,各物質的平衡濃度,解此求出平衡常數。 先後採用(1) CuI沉澱重量,(2)利用I₃⁻與NaOH的自身氧化還原反應,(3) Cu²⁺與 Na2S2O3和I₃⁻與Na2S2O3的氧化還原反應,求出平衡濃度與平衡常數。 前兩個方法,均遭遇困難,目前使用第三種方法順利求得平衡常數約為2×106。

多功能萬能膠

實驗研究可以吸附物質的萬能膠,以聚醋酸乙烯酯為基底 加入聚胺基甲酸酯、甘油以及正丁醇調整適合的比例。最佳比例為聚醋酸乙烯酯 50毫升、聚胺基甲酸酯10毫升、5毫升的甘油以及7毫升的正丁醇,以此比例製成的膠體可進一步與銅粉、水彩以及石墨粉製作成均勻的混合材料 。研究討論這些混合材料其物理特性以及電阻特性,發現銅膠可以降低電磁波訊號,水彩膠可以製成指甲油,石墨膠可以應用於溫度及電阻感應 ,電阻值會隨著溫度升高而下降,石墨膠摺疊後電阻值會下降,通電後溫度會隨之上升,可以應用於防盜設備、偵測高溫設備以及保溫貼片等領域 ,這些材料顯示出廣泛的應用潛力,未來計畫再添加其他材料並討論應用 ,期望能為日常生活帶來實際的幫助。

探索校園中有助於植物抵抗逆境之菌株

本研究旨在校園植物上篩選出使植物對抗逆境具有潛力的菌株。首先,將校園植物葉圈與維管束內部分離出的細菌進行生理生化分析及篩選後,分離出三株對植物生長無不良影響之 Priestia megaterium菌株。實驗結果顯示,P.megaterium能共生於番茄苗中,將番茄幼苗處理P.megaterium菌株兩週後,能協助番茄植株抵抗土壤鹽化而存活,或是當土壤環境有油污污染時亦能使植物維持生長,因此具有幫助植物抵抗不良逆境之潛力。未來則希望能更進一步 探討P.megaterium與植物間如何相互作用而抵抗逆境。

海氣交互作用下颱風滯留對中尺度冷渦的水溫特徵與能量交換機制

本研究主要在探討颱風與其所生成的冷渦之間的相互關係,透過視覺化的海溫動態圖檔可以明顯觀察到颱風在移動時對周圍海溫產生的影響,運用颱風移動時的經緯度座標資料和海溫數據繪製出水平與垂直的海溫比較折線圖,以利後續進行觀察。針對颱風移動時所產生的冷渦進行熱傳導數值的計算,觀察熱傳導值與冷渦形狀和颱風移動路徑的關聯性。最後經由美國大氣海洋總署的大數據資料庫取得葉綠素a的資料,觀察冷渦形成後是否真的有帶動營養鹽上湧,產生潛力魚場。

鼻嗅鞘細胞 Olfactory Ensheathing Cells(OEC)對紅血球吞噬效能的影響

腦溢血為腦血管破裂出血,當紅血球破裂釋放神經毒性物質,將進一步導致繼發性腦損傷,免疫細胞活化、造成神經發炎、血腦屏障損壞等嚴重免疫風暴。 鼻嗅鞘細胞(OEC)的抗發炎及吞噬特性對血腫塊清除有極大潛力。本研究透過模擬紅血球受損狀態,以離體細胞實驗首次確認OEC對紅血球的吞噬作用。以RT-qPCR分析其在吞噬作用中的基因表現,發現促發炎基因表現量雖有上升趨勢,但會在短時間內下降,抗發炎基因則皆有上升趨勢,可能與OEC的免疫調節作用有關。此研究結果顯示,OEC確實能直接吞噬紅血球,相較於BV-2有較不易引起發炎反應的優點,可進一步作為開發腦溢血新療法的參考依據。

攔截PM2.5-自創EcoPIV 技術應用於空汙阻隔研究

本研究以風洞實驗探討植被對空汙阻隔的效果與動力機制,並分析為何植被靠近建築物時,攔汙效果最佳?本研究創新提出經濟型粒子影像測速法(EcoPIV),透過強光雷射、折射理論及相關係數法,成功以低成本量測風洞中的流速場。結果顯示,當植被緊鄰建物時,由於建築物的阻擋,會使流體反覆在綠樹帶中穿梭,不僅阻礙後續汙染物進入,也使其滯留於植被中。本研究亦分析紅樹林對於空汙阻隔的優勢及限制,發現低矮紅樹林對於下沉型汙染物具極佳阻隔效果,但當汙染物超過負荷門檻時,EcoPIV 顯示,紅樹林邊緣會產生類邊界層,反而使得汙染物更有效率地傳遞至下游處。文末展現數值模擬結果,汙染物濃度與實驗相當一致。本研究成果可作為政府規劃行道樹配置之原則。

以校園望遠鏡觀測NGC7092星團外圍天區

M39又名NGC7092,是個位於天鵝座方向的疏散星團。本研究選定M39外圍的區域進行觀測,配合分析Gaia DR3在M39天區經過初步篩選的資料,大致符合Gaia DR2資料庫中明確標示的成員星。本作品的觀測資料中,多數星點座落在Gaia資料繪出的CMD圖主序帶中,可以推論本作品觀測的外圍天區還是有不少M39成員星。本次研究觀測到一顆食雙星變星,雖然在CMD圖所座落的位置接近星團主序帶,但在本校的觀測資料在無法得知恆星的自行運動與視差的條件下,要確認這顆變星是否為成員星,只能搭配資料庫的資料進行深度分析,經確認這顆變星應該就是M39星團的成員星。

居家自製牙齒美白試劑與客製化牙齒美白應用程式之開發

本研究以豬牙作為人牙替代模型,採用CIELAB 色彩空間中L值作為牙齒亮白度量化指標,系統性探討過氧化氫與等效過氧化脲於漱口水與凝膠兩種劑型下的牙齒美白效能差異。基於研究結果開發牙齒美白使用方針建議app,結合使用者初始牙齒L值、期望之美白效果及使用頻率,以研究結果作為依據演算出客製化的美白方針,提供使用者調配漱口水與凝膠之方法與使用方式,精準控制活性成分暴露量,避免氧化過度或反應不足。本研究創新地將 CIELAB之L值量化結果整合至智慧推薦系統,同時深化了居家牙齒美白產品之科學基礎,亦為個人化口腔保健管理提供新思維,有效提升國人居家美白安全性與使用者體驗,並有助於減輕牙科醫療負擔,具備顯著之社會與產業價值。

蝦殼與樹葡萄萃取物複合薄膜之特性探討

本研究的目的為使用回收處理後的農業廢棄物製成薄膜,並且以取代含塑化劑、需非常大量時間才能被環境分解的塑膠保鮮膜為目標。本實驗以蝦殼中的幾丁聚醣為原料,並在其摻入不同重量百分濃度的樹葡萄皮萃取液,製備薄膜後進一步對樣品進行特性的檢測。 我們採用ISO 22196方法測試薄膜的抗菌活性;DPPH自由基清除活性測試薄膜抗氧化能力,以及將其放入土壤進行降解能力的測試。實驗結果發現含20%萃取液之薄膜在各項特性測試中表現皆最佳,除卻顏色較深可能無法達到美觀需求外,其能達到的保鮮效果具有最大的潛力。