高級中等學校組

本科展專題將嘗試製作出電子琴，並且對電子琴製作的歷程進行記錄。電子琴將擁有一個控制介面、一個鋼琴鍵盤、一個自製鍵盤、以及一張以MIDI為基礎的音效卡。以Arduino Mega 2560製作，效能強大。 使用3.5mm接口將音源信號接至喇叭之後，您只要照著習慣彈奏鋼琴，便可以彈奏出數十種的樂器（意即不單單只有鋼琴聲可以演奏）。 設備也會裝置一具有LCD顯示器的機板和按鈕，使用者可以透過編寫得來的簡易人機介面，隨時對設備進行調整。 該設備可以連接上電腦，進行協同運作，給予使用者更為進階的功能。而相反地，設備應該也要能夠單機運作，並不需要完全依賴外部進行電力供應或是資料輸入。

本實驗透過MoS2與Keggin金屬氧化物複合，分解水中有機物。MoS2價格便宜，具有與石墨烯相似的平面結構，且吸收波段位於可見光範圍。超音波震盪輔液相剝離法製造奈米級MoS2，創新使用深共熔溶劑ChCl-Urea作為嵌合溶液，不同於科學界常用的離子液體製程，其具有100%原子使用效率，是無毒又經濟的有機溶劑，結合MeOH降低溶液的表面張力的優勢，進而增加MoS2的分離效果，並探討不同條件的製作效果。本實驗研發出具『高效率、低成本、製程簡易』的複合材料製程，整個製程僅需30個小時，即可製作出具光催化效果的複合材料，最佳複合材料模擬太陽光照射30分鐘，亞甲基藍分解率高達98.5％， 且具有無二次汙染與可重複利用的優勢，是具經濟效益的新式有機汙染物去除法。

我們成功利用點擊化學(Click Chemistry)合成出C1、C2、C3三個含有三唑(triazole)的化合物，三者的共同特色是具有對稱特性的超分子結構，C2、C3會自組裝成網狀結構並與有機溶劑形成超分子有機凝膠；經由實驗我們以成膠能力最佳的C3作為後續實驗主要研究對象。我們研究的內容包含基本物化性以及周圍環境對凝膠形成的影響，發現溫度、溶劑、濃度都會影響其聚集形貌。而我們對其分子間的作用力進行研究，得知主要以π-π堆疊、氫鍵及凡得瓦力等非共價鍵作用力維繫分子的結構。另外我們發現C3分子在凝膠態與薄膜態放光增強的效應，推測此分子具有AIE 效應(聚集誘發螢光增強)。最後，我們根據實驗結果，推導出C3分子形成凝膠的機制。

濃厚氣味的中藥，吃了能讓人強健體魄，那植物服用後呢？研究發現，綠豆能感受肉桂粉中的氣味分子”肉桂醛”，並透過改變其生理與生長的發育來減緩其在鹽逆境下細胞死亡的程度，提高長期耐鹽能力。本研究顯示，熏完肉桂醛的綠豆能透過減少氣孔數、使澱粉代謝、增加根系來應對鹽逆境下的缺水問題，在生化研究方面，能透過在根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓逆境。此外肉桂醛氣味能激發綠豆的抗氧化力，我們發現，肉桂醛能讓綠豆提前累積抗氧化物(脯胺酸、抗壞血酸)，另能提高抗氧化酵素活性(POD、APX)來應對鹽逆境下的氧化傷害。本研究發現綠豆能感受肉桂醛氣味並提升其長期耐鹽能力，期待未來能將研究成果用於農業，減少逆境對農業帶來的損失。

再生能源、仿生學是近年來主要的發展目標。為了研究高效率的發電裝置，我們希望能結合適應潮汐水流的常見鳳螺螺殼構型，設計適合水圳發電的水輪裝置。首先分析螺殼外型的結構參數，提供3D列印印製渦輪機模型。再將模型置入不同直徑的集風管中，探討不同風速、流通比及渦輪機，對渦輪機發電效率的影響。研究結果在小流通比、強風速時，會得到較大的轉速；長螺形渦輪機(渦輪機3)的轉換效率比短螺形渦輪機(渦輪機1)高。另外，在不同管徑的集風管中，適當的旁通比以及等比例長螺水輪設計，才能提供較高轉換效率。本研究希望提供最佳的水輪螺紋變化的配置參數，提供應用於水圳的小型水力發電機組。

本研究動機為舊有的鋁製水準尺尺夾，過於笨重、攜帶不便、未與水準尺貼合、架設不易等問題，容易產生誤差，便加以改良。以精簡的設計概念，配合3D列印技術，製出「單面、雙面、全方位」等三種水準尺夾，此尺夾為一體成形，操作簡易、攜帶便利，配合SOP操作流程，可提升作業效率。 本水準尺夾可自行3D列印製作，作品不經由工廠電鍍生產，不會排放廢水和毒物ＰＭ2.5，友善環境。由實測數據得知水準尺夾誤差值較鋁製尺夾小，且素材便宜易得可自行製作，提升經濟效益。

使用虎鉗是機械加工最普遍的夾持方式，但其加工精度也會受到虎鉗本身精度的影響。 我們利用便宜的小虎鉗修改，改善現有虎鉗夾持翹起的缺失。首先研擬製作方向，透過力學上的分析，得到當螺桿高度與固定鉗口受力中心成一直線時，活動鉗口就沒有旋轉力，夾持的精密度就會較好，進而設計出可調式虎鉗。先利用電腦繪出設計圖，接著3D列印打樣，反覆修改。後經材料強度分析，試算確定可以承受鑽孔的切削力。再經車床、銑床、鉗工、銲接等製作組裝。 本產品在ψ10mm鑽孔測試中，是平順且無抖動。夾持實驗中，一般小虎鉗上層平均上翹 0.36mm，精密小虎鉗是0.04mm，而本產品僅為 0.03mm，同時並進一步做夾持力實驗。對一般常使用的上層夾持者來說，本產品是便宜又兼具精度。

手機外加廣角鏡，可將較寬的景物拍攝下來，但照片卻產生明顯的變形。 我們量測三種距離(50、100、150公分)與四種廣角鏡(魚眼鏡、0.36x、0.4x、0.45x廣角鏡)在兩種不同相機(iPhone6s、ASUS zenfone2)拍攝照片，並以Photoshop軟體進行量測、分析變形情形。以下為我們的發現與貢獻： 一、 手機外接廣角鏡以0.45x最佳，自拍距離以100公分最適合，需站在照片橫向比例80%以內的位置。 二、 將縱向變形率圖表的橫向位置，改成橫向比例，讓使用者清楚知道自拍時的站位。 三、 研究結果具有商業價值，依據實驗數據調整變形照片，可在有限拍照距離內，增加視角、減少變形量，並提供數據可用於研發廣角鏡頭校正app。 本研究有助於在自拍時，選擇合適的距離和廣角鏡，不再因為影像變形而苦惱。

愛文芒果是台灣重要經濟果樹，其對炭疽病卻甚為感病，是芒果產銷上一大問題。病原菌在生長及感染時受外在環境影響，因此本研究希望藉由分析芒果炭疽病菌野生型菌株與光敏素突變菌株之發展、耐乾燥能力及致病能力等試驗去探討芒果炭疽病菌對光之感應及反應。本研究發現黑暗培養可抑制炭疽病菌產孢，但同時可促進發病、生長及孢子發芽，黑暗培養所獲得孢子對乾燥逆境有較好耐受性；藍光會抑制所有菌株生長及產孢，光敏素的缺失影響四種光源下孢子發芽及遠紅光下產孢。分析光敏素基因的表現量，發現於黑暗下表現量最低而遠紅外可誘導基因表現。本研究為芒果炭疽病菌對光感應及反應之首次研究報告，期望本研究成果可提供於芒果採收後儲藏之病害管理。

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。