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高級中等學校組

遨尤四海––原三角形和頂垂三角形的尤拉線性質探討

本研究以圓內接多邊形為主題,探討其幾何結構中的尤拉線特性,重點分析原三角形與頂垂三角形之間的幾何關係,以及原三角形與六邊形尤拉線的關係。

照妖鏡下的波濤洶湧

本作品藉由邊界層氣流下手,主要探究邊界層層流區之平均厚度(δ)對平面介面粗糙度(Ra)的變異程度(σ),並找到Ra、雷諾數(Re)對σ的預測公式,讓σ的研究更實用。不同於多數研究邊界層氣流的作品 採用導入煙霧的方式,通過煙霧的運動軌跡了解氣流的模式、結構。本作品在捕捉邊界層氣流時採用紋影技術,且在分析時結合紋影技術讓氣流可視化的特色使用圖像化代碼進行分析,不僅可以研究低流速、小尺度的邊界層氣流,也可以比擬更真實的空氣環境,亦是提供研究邊界層新的想法。 研究結果發現Ra與Re共同影響σ,且σ與Ra呈正相關,並有開口向下的二次多項式之趨勢;σ與Re呈負相關推測與流速越大導致邊界層厚度變薄有關 。

以光反射法放大氣球膜的共振模態

本研究以堅固的圓形筒套上氣球膜或是奶粉蓋後,貼上鏡片反射紅光,觀察不同振動頻率下的光線圖案。本研究的實驗方法,能初步解決氣球膜不易觀察共振模態的問題,並在過程中發現,反射光的圖案多數是呈現直線的,推測可能是同心圓共振膜態反饋的結果。

離子風暴機

本研究開發之特斯拉線圈驅動的空氣清淨機單顆成本為3199元,而雙顆成本6269元,相較市售高價且僅能過濾污染物的清淨機,我們的技術透過高能電場與負離子,主動殺滅細菌與病毒,有效破壞病原體結構,降低其存活率,特別適用於醫療環境如急診、病房與實驗室,可降低交叉感染風險。實驗顯示,特斯拉線圈產生等離子體能使懸浮微粒帶電,促進凝聚與沉降,顯著改善空氣品質。研究亦指出,臭氧生成需透過參數調整以確保安全性。整體而言,本技術具低成本、高效能優勢,未來可結合其他淨化手段,提升使用穩定性與長效安全性。

微波輔助加熱法於製備鈷摻雜氧化鋅奈米結構於光催化分解水產生氫氣之研究

本研究透過微波輔助加熱法合成Co摻雜於ZnO之粉體,並嘗試改變犧牲試劑種類及濃度,以探討最佳產氫效率的比例。研究結果顯示,以0.1g乙酸鈷摻雜於ZnO,且使用0.1Na2S做犧牲試劑,其產氫效率較未摻雜者高出一倍以上。另以SEM、XRD與BET儀器分析,顯示Co成功進入晶格,材料表面形成更緻密的網狀結構,且比表面積增加為原始的三倍,因此能帶來更高的產氫效率。未來期待能使氫能源的製備往永續能源方向再邁進一步。

「電」有所流,「磁」有所場,「水」有所動

透過右手開掌定則與磁流體動力學,我們得知當我們在電解水中施加磁場可以使水流動。基於這一點,我們探討了電流對水流流速的影響,並假設勞倫茲力公式吻合此實驗,即電流與流速會呈正比關係。 實驗結果證實了我們的假設,當電流增強時,水流的速度也會隨之增加。隨後我們開始探討電極片間距離及磁場是否也會對流速產生影響,最後實驗結果顯示流速與電極片距離會成負相關,與磁場強度呈正相關。這些研究成果讓我們對磁流體推進學的應用有了更加深入的了解,並希望能藉由這種方式為未來海上交通方式增添新的可能。

鈦藻膜—環保光催化材料結合微生物燃料電池之效能探討

我們從聯合國永續發展項目SDGs中,選擇與台灣密切相關的第14項“保育海洋生態”作為我們的研究主題。為了解決原油洩漏造成的污染,我們結合課本提到過的光催化技術,自行研製出了奈米級二氧化鈦-海藻酸鈉小球(以下簡稱鈦藻球),並結合MFC微生物燃料電池技術,企圖解決此問題。本實驗我們選了可自然分解的海藻酸鈉凝膠,替代文獻中塑膠海綿作為光催化載體材料,使裝置的光催化部分完全對環境沒有危害。分解的過程中先利用TiO2的光催化特性,將高分子有機污染物高效分解成小分子有機物,再由MFC微生物燃料電池分解成無害的生物代謝產物,整個過程將相比起現行的處理方式,更加環保,並在過程中產生能源 ,達到永續目的。

榔螂上口-探討檳榔汁液對四種蜚蠊目昆蟲在行為表現上的影響

本次實驗分為兩個階段,第一階段以四種蜚蠊目的昆蟲作為實驗對象,給予不同濃度檳榔萃取液做成的餅乾進行餵食,實驗結果發現,餵食未經濾紙過濾及稀釋的萃取液餅乾對蟑螂的行動力會造成較大的影響,使蟑螂的行動變遲緩,而經過濾或稀釋後就沒有效果了。第二階段實驗以杜比亞蟑螂為對象,進行加重投餵劑量,並記錄其觸角擺動頻率和週期。實驗結果發現,蟑螂攝取檳榔萃取液濃度越高,行動力會 趨向遲緩,觸角的擺動幅度變小,擺動頻率升高。推測檳榔中的成分雖然會刺激蟑螂產生較為激動的反應,但對蟑螂的行動力卻會有降低的效果。

千錘百鍊—阿拉伯芥熱鍛鍊次數之研究

全球暖化對生物構成重大威脅,生物熱適應成為關鍵課題。本研究探討阿拉伯芥的制約學習及不同熱鍛鍊方式對短期後天耐熱性(SAT)與長期後天耐熱性(LAT)的影響。結果發現阿拉伯芥在經過200Hz聲音與熱鍛鍊聯結的訓練後,未顯示制約學習;多次間歇熱鍛鍊對SAT有顯著的累加效果,而LAT的提升則是持續熱鍛鍊較有效;藉由數學建模分析,增加熱鍛鍊次數、持續時數,SAT、LAT的耐熱能力會遞增但增益效應卻遞減,可依據建模因應不同需求來調整熱適應策略;分子機制上,SAT的增益效應可能與sHSP17.6有關,LAT則與HSP101及 HSA32有關,顯示不同熱鍛鍊方式可透過不同機制來調控耐熱蛋白的表現與衰減。這些成果深化我們對植物熱適應的理解,還為應對不同熱逆境提供具體精準的策略。

大氣電漿成長的氧化鋅結晶材料製作寬頻光感測器結合人工智慧辨識感測光之種類

本研究以大氣電漿技術在矽晶片上沉積氧化鋅薄膜,並透過不同溫度退火來最佳化材料特性,以製備高靈敏度的金氧半 (MOS) 光感測器,能偵測紫外光、藍光、綠光、紅光及紅外光等多種波段光源。大氣電漿技術具備操作簡便、無需昂貴真空設備、製程環保等優勢,並可有效提升材料性能。透過光學顯微鏡及掃描式電子顯微鏡分析顯示,退火溫度影響氧化鋅結晶品質,400 ℃與600 ℃條件下結晶較為明顯,且可由穿透式電子顯微鏡清楚地觀察到高溫退火會導致孔洞形成。此外,本研究利用半導體參數分析儀量測光響應特性,透過AI技術分析光響應波形以進行光源識別,有助於提升光偵測效率與準確性,為智慧光感測應用提供嶄新的技術方案。