高級中等學校組

本研究探討奈米碳黑砂紙表面之滾動角、接觸角、靜摩擦係數與水滴大小關係。使用防水噴劑、氟素和碳黑處理不同型號之砂紙表面。利用接觸角、滾動角探討其不同表面、不同體積水滴之疏水性差異。斜面法與力感測器則測量靜摩擦係數差異。結果顯示碳黑砂紙上水滴體積越大，水滴的長短軸比值、接觸角皆增加，液滴接觸固體表面積的比例會變小，滾動角也變小。透過砂紙顆粒與碳黑可模擬出如植物葉片表面的突起物與絨毛。根據理論所推得的液滴接觸固體表面積之比例越大，滾動角越大，因水滴與載體間形成空氣層，使水滴較容易下滑。並發現砂紙疏水性最佳的為型號1000之碳黑砂紙，其接觸角145.1度，滾動角3.7度，液滴接觸固體表面積之比例0.13。

睡蓮蚜是一種生活在水域環境的蚜蟲，而本研究證實：此種蚜蟲對水源和水中浮萍具有偏好性，並在水中具有勝過陸生黑豆蚜和玉米蚜的求生能力和登陸能力。睡蓮蚜的這些能力源自其異於其他蚜蟲的構造：較輕的質量和較長的腳使其能夠憑藉表面張力於水上站立和移動，並且在登岸時可以產生物理中的Cheerios Effect快速吸附陸地，水中生活的機動性因而極高。另外，睡蓮蚜的腳有彎曲的特徵，加強Cheerios Effect 的效應，加強登岸能力。睡蓮蚜的腹面氣孔亦有朝兩側生長的現象，以適應水上腹面經常碰觸水面的生活。

浮萍在逆境下葉狀體會有分離的現象，本研究證實：浮萍透過葉狀體分離，增加逃離逆境的機率，提升族群生存率。此分離機制受到過氧化物質(H2O2)的調控，逆境下，浮萍母葉節處(node)的H2O2含量上升並誘導細胞死亡，進而造成連接構造斷裂，另能透過乙烯途徑活化纖維素分解酶使葉狀體分離。我們也發現青萍及紫萍具不同生存策略：青萍對H2O2的高敏感度使其能在逆境下快速分離，進而降低其葉狀體間的內聚力，更容易藉由風吹或水流加速逃離逆境；紫萍則對H2O2較不敏感且內聚力大，以較大的單一個體及對逆境的高耐受性來渡過危機。蛋白質含量極高的浮萍是蛋白質補給品的好原料，期待分離機制的深入研究能應用在浮萍種植上，使其快速分離提升產量，應對將到來的糧食危機。

本篇研究中考慮在m×n棋盤中放置若干阻隔點，使得給定的圖形A經任意旋轉翻轉並放入棋盤中，皆會碰到阻隔點，這些阻隔點所形成的集合稱之為「阻隔集」。我們的目標是先有根據地推測阻隔點的排列方式，再證明我們的推測是正確的，以求出阻隔集的最小值。 相關參考資料大多利用窮舉法猜測答案，故此份研究報告首先釐清原題並補充參考資料的不足，即考慮以下三種二維平面圖形A:Sr(表r×r的正方形)、Pr(表1×r 的長方形)和Lr(表Pr末端旁接上一個方格的圖形)，求出b(m, n, A)之值並證明。最後將原題的平面概念延伸至三維空間m×n×l長方體)，研究圖形S'r(表r×r×r的正方體)、P'r(表兩邊為1、一邊為r的長方體)和L'r(表P'r末端旁接上一個方塊的圖形)，求出b(m, n, l, A)之值並證明。

本研究使用巴克球(C60)或巴克球衍生物(PC61BM)作為主催化劑，發光基團(DTBT)作為副催化劑，兩者混摻成複合催化劑並進行各種變因調控，製成催化效果最佳的有機光觸媒，應用於還原二氧化碳生成有用的燃料，達到開發再生能源與減緩溫室效應的目的，另外也可以應用於殺菌與分解汙染物。 利用氣相層析儀進行二氧化碳還原產物的定性及定量分析，複合催化劑光催化二氧化碳還原產物以一氧化碳為主、甲烷為輔，主、副催化劑混摻的催化效率遠優於單一催化劑，複合催化劑的主催化劑選用PC61BM優於選用C60，DTBT與PC61BM混摻莫耳比為1：1時一氧化碳的產率最佳，而莫耳比為2：1時甲烷產率較佳，若在反應瓶中添加氫氣或增加水量，皆有助於提高甲烷的產率。

為分析侵台颱風風場的不對稱性，本研究分析測站的實際風速資料，並設計氣流場實驗模擬。我們發現，未受地形破壞前，西行颱風半徑普遍是西＞東，北＞南，可能受高壓位置、東北信風造成；北行颱風大氣環境複雜，6號路徑颱風大多南＞北，可能是颱風引進西南風造成，部分颱風與東北風共伴使北側大；7號路徑為西北側大；8~9號路徑為東北側大。地形阻擋也會使風場結構產生變化，背風側產生尾流區，在氣流輻合處形成噴流區等。本研究也以氣流場模擬颱風不對稱性並測量風速，我們發現改變吸力強度、裝置深度可模擬不同範圍的颱風，改變引流孔開關可使風場不對稱，放置障礙物及台灣模型可於背風側形成尾流、副低壓區等，模擬結果均以等風速圖呈現。

台灣已經邁入高齡社會，隨著年齡的增長，身體的抵抗力逐漸下降，各種疾病會找上門來，跌倒是老人死亡的高風險因子，適當的輔具使用 ( 拐杖、助行器甚至輪椅 )與居家安全與無障礙空間( 如防滑地板與走廊扶手 ) 的規劃可以減少跌倒之風險，所以我們使用微控制器來製作超音波感測，光敏照明，心跳監測以及GPS定位系統，把這些輔助的功能合併在我們的智慧拐杖上，那就不僅讓拐杖只有支撐攙扶的作用了，讓老人家外出時，碰到障礙物能夠進行閃避，晚上光線不佳枴杖有照明的作用，也能夠隨時監控老人家的心跳頻率，並且讓家人能夠在網路上隨時看到老人目前的心跳狀況，若是發生意外，那就可以用GPS定位系統即時找出老人家目前的位置了。

本研究利用魚鱗含豐富的膠原蛋白和氫氧基磷灰石，製成生物可分解塑膠，實驗過程利用廢棄魚鱗作為原料，加熱後製成魚鱗塑膠，其耐熱度、耐重性、平行拉力及生物可分解性都不錯，但成品質地較硬且空隙較多。為改善其結構，添加海藻酸鈉，解決純魚鱗塑膠無法完整密合的缺點，魚鱗海藻酸鈉塑膠耐熱溫度可達160度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，置於水中三天不被溶解，且生物可分解性佳，7天後可達100%分解。另外添加明膠改善魚鱗塑膠的物性及緻密程度。彈性較佳、耐熱溫度可達170度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，生物可分解性佳，但其疏水性較差。三種生物可分解塑膠比較後，魚鱗海藻酸鈉塑膠在各方面的物性表現較佳。

大和藻蝦（Caridina multidentate） 因清除附著於水草葉面以及水草缸壁藻類的能力強大，節省消費者清除時間與勞力，因此受國內外消費者喜愛，並且在外銷的觀賞蝦出口量佔有極大比例。目前尚未有成功大量育成的消息，原因在於蝦苗生態習性皆不清楚。本研究目的在於找出一條成功育苗的途徑與方法，我們以蝦苗的體型來推斷其合適餌料及生長鹽度的改變。本實驗將蝦苗飼養於室外溫度約28~30℃環境中，以擬球藻做為投餵的餌料，飼養鹽度逐漸提升至25‰後即停止。待成功將蝦苗育成至稚蝦後，再將鹽度逐漸下降至為淡水，以利稚蝦成長。此次的成果有助於將此蝦的育苗模式S.O.P.化，希望將來透過最簡單、簡便的方式來育成蝦苗，達到稚蝦穩定生產及增加外銷產值。

凌星法是目前尋找系外行星的利器，而光譜的分析則可進一步提供更細微的探究。我們嘗試以燈泡及固定軌道的凌星實驗模組來模擬系外行星的空間狀態，再藉由光譜儀接收模擬的凌星光譜資料。從行星大小及凌星視軌道傾斜ｂ值的探討，我們了解到行星遮掩恆星的面積大小及遮掩區域，都會影響凌星亮度曲線的形狀及凌星深度，其中最大影響因素就是恆星臨邊昏暗效應的作用。不同波段凌星光譜的訊息，提供我們對模組光源更細膩的探究，也看到了凌星亮度曲線的差異，同時，藉由行星不同凌星位置或不同大小遮掩面積的凌星光譜資料，我們成功地建構出恆星圓盤的亮度變化結構，應證臨邊效應的特性與影響，期待未來能更精確地應用於恆星圓盤層圈亮度結構的研究。