第57屆--民國106年

端硯為中國四大名硯之首，螺溪硯則是台灣特有的珍貴硯石。本文以濾紙過濾、墨液在宣紙上的擴散，觀測兩種硯石磨墨的顆粒大小；以imageJ軟體測量墨液的灰階值；並從硯石的密度大小、墨液被宣紙吸附的高度、水分蒸發的快慢、硬度的大小與研磨後硯石的耗損量，比較兩種硯石的特性。研究發現，端溪石比螺溪石的質地更為縝密、不吸水，水分不易被蒸發，墨液的碳粒也比較細緻，成色更黝黑，而且易被宣紙吸附。至於螺溪石的硬度則比端溪石大，久經研磨不易耗損。雖然端溪石比螺溪石更適合磨墨，但兩種硯石的性質差距不大，而且螺溪石具有獨特的針鋩，在研磨圈數達400圈後，磨出的墨液品質與端溪石一樣黝黑油亮，都是非常優質的硯石。

木耳含有豐富的植物性膠質、多醣體等成分，它不僅可以降低膽固醇、預防便祕及美容的功效。市面上賣的優酪乳通常會添加增稠劑，因此想探討木耳的膠質用來取代添加在優酪乳中的增稠劑之可行性，並利用消費者喜好性感官品評及黏度測定等試驗找出最適合的木耳種類及比例。 試驗結果顯示木耳種類以白木耳為最適合的，而添加20%白木耳之優酪乳接受度最高，且各試驗結果顯示添加量在20~30%時，最接近市售優酪乳。 成本計算上，製作乾燥白木耳優酪乳成本為每100克3.266元，較新鮮木耳每100克7.427元低了4.158元，也比模擬市售(用0.2%洋菜)少0.112元，又以營養價值觀點來看，木耳優酪乳富含增加免疫力之活性多醣體，遠勝於市售優酪乳，是消費者之最佳新選擇。

本研究以簡易微波法，開發出製備碳量子點並用於檢測細菌的新方法。將檸檬酸等含碳物微波製成碳量子點，加入精胺酸、甘露糖、高分子PEI等藥品微波，進行碳量子點的修飾，也以乾燒、兩步驟等方式製造碳量子點，並以螢光光譜儀等儀器測量其螢光強度與計算量子產率。利用碳量子點與細菌結合後離心可沉澱的特性，觀察沉澱物受UV照射後是否發螢光，來判定兩者是否結合，並測量其螢光強度，達到偵測與定量細菌的目的。由實驗得知，乾燒的碳量子點量子產率較水溶液微波高。檸檬酸銨加甘露糖之量子點可成功與大腸桿菌結合，但不與金黃色葡萄球菌結合。高分子PEI修飾的碳量子點與上述兩種細菌都能結合，最低可偵測1／250 mg（0.25 mL）的細菌。

蛋白質塑膠由牛奶中酪蛋白製成，當牛奶達等電點時，酪蛋白會被析出。酪蛋白塊乾燥後性質類似塑膠，稱作蛋白質塑膠。本研究探討牛奶塑膠製成3D列印材料的可行性。實驗發現牛奶與酸的比例以10:1最合適，增加樹脂可提升牛奶塑膠硬度。牛奶塑膠在氨水中雖會部分溶解，但會在表層產生防水薄膜。我們嘗試以牛奶塑膠代替PLA進行3D列印，發現不需加熱即可進行3D列印，比使用市面原料更環保、省電。為了解決牛奶塑膠易發霉的缺點，我們研究發現噴灑75%酒精最能達到防腐效果。最後，運用先前實驗結果再進行綜合比較與實驗，得到最佳加工流程：首先將牛奶塑膠噴灑酒精消毒後混合樹脂，再浸入氨水，可製作較防水、防腐之牛奶塑膠。

台北101大樓單擺式的調質阻尼器，透過質量塊與結構體反向擺動的現象，讓主結構上的能量藉由調質阻尼器擺動而消耗，但是約需4層樓高的空間來安裝整個阻尼器。我們想有沒有其他阻尼方式也可以達到相同效果，如流體阻尼器。因此，我們設計實驗探討流體阻尼器的可行性，並試著找出最佳流體與最佳減震方式。經過模擬實驗，我們發現水槽具有不錯的減震效果；而介於液體與固體之間的凝膠狀流體減震效果更明顯。適當的黏稠度(密度約為1.135 g/cm3的太白粉凝膠液)減震效果最好，大約可以減震21％；若加細網隔間，則可以減震超過27％。因此建議一般大樓可以在約85％樓高的位置放一個適當大小、裝適當黏稠度的凝膠液槽或游泳池，將有不錯的減震效果。

為更深入瞭解光與熱等環境因素，對葉下珠植物上舉運動的影響。運用3D列印技術提高自製顯微鏡的品質，並製作控溫箱來操控溫度變因。發現葉面上“光受器” 區域分布不均、特定波長範圍的光源和溫度升高皆可因發上舉運動。同時間照射不同波長的光對上舉程度有加成性，光與熱的刺激也會產生加成性。本研究提出光、熱和上舉運動三者之間的關係模型，運用這兩種加成性來解釋陽光照射時所產生的上舉程度，這不是單一光波長或熱能所造成的結果；並藉以探討膨壓所產生相關機械能的使用性。

本作品從解決科學研習月刊中的一道題目著手：《八隻青蛙》，給出了「有幾片荷葉有青蛙」與落點的一般式。而且我更延伸原題，定義出新的「停車場問題」，不但找到Cycle的一般式和落點的快速演算法，還發現了原題與新題分別欲求的解答，兩者之間存在數種對射。最重要是發現了停車場問題Cycle和巴斯卡三角形的關係!

電力生活的「人為電磁汙染」使環境常達到德國健康住宅電磁波規範的極強干擾等級，其一影響是使人體與地表產生交流電位差。根據文獻，人體接地後對電場有屏蔽作用，地表的自由電子易在人體轉移，使人體電位和大地相同，產生「接地氣」的療效。 本研究探討如何精準測量人體電位（以地表為零電位）？調查生活環境中人體電位的實際情況，並廣泛探討在家用交流電下，人體、電器、接地等變因對人體電位的影響。研究結果能提供日常生活中人體接地的建議，以減少人體的生物電功能受到干擾。 本研究也深入探討實驗過程中新奇或難解的現象。發現人體晃動能產生電位差；人體電位和電線距離的平方成反比；影響人體電位的主因是低頻電場而非電流，破除常見誤解。

市售光譜儀已搭配整合電腦分析軟體以及較小型之實驗觀測槽，確實可應用在高中課程上，例如定量未知濃度之溶液濃度以及充當秒錶反應之反應終止判斷依據，而如要測定難溶性鹽類之沉澱速率發現沉澱太快且難定義沉澱速率，但是此裝置仍可以測量沉降速率。而自製幾種光譜儀確實亦都可以拍出各光源之光譜圖，但自製目鏡光譜儀模組更可輕易拍出光譜圖，此實驗測量模組實際應用上只要搭配相機、固定光源以及電腦軟體如Tracker、Excel等，即可成功定量在不同環境下可見光光譜各波長之相對強度，進而應用於環境光譜之監測，讓我們可以盡量避免空氣中細懸浮微粒之危害。

本研究利用鑽石刀刻畫與加熱膨脹裂截玻璃杯的方法，製作出實驗所需規格之圓筒狀玻璃杯，以免費的個人電腦聲頻分析軟體，偵測玻璃杯振動所發出聲音的頻率，探討玻璃杯深度、口徑、厚度、水位高度等變因對頻率之影響。研究的結果發現，當玻璃杯深度愈短、口徑愈小、杯壁愈薄、水位高度愈低，敲擊後所產生的聲音頻率愈高，並成功地歸納出玻璃杯振動頻率與各項變因之間的定量關係式。對於不易觀測到之內容液體的容器而言，若能利用本研究的方法與結果，建立起各種內含液體容器或管路振動時所產生聲音頻率關係的資料庫，未來只需偵測其振動聲響之頻率，就可以推斷其結構或內容物的變化，可以作為一種非破壞性的檢測方法。