第57屆--民國106年

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。

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!

有許多昆蟲是人類或動物疾病攜帶者的主要或中間宿主。大多數的化學驅蟲劑對環境造成嚴重損害。因此，迫切需要開發新的無污染驅蟲劑和抗微生物劑。在本次研究，我們從臺灣常見六種菊科植物中，使用蒸餾水與絕對酒精來萃取花朵和葉子的二次代謝物，並針對原核生物種：大腸桿菌(Escherichia coli-DH5α)與枯草桿菌(Bacillus subtilis)及真核生物種：果蠅分別進行抑菌實驗及驅避實驗。結果顯示本實驗挑選之菊科植物：孔雀菊、長柄菊、南美蟛蜞菊、大黃菊(壽菊)的二次代謝物確實有殺菌及驅蟲之功效。研究目的是為人類開發以植物為主的抗菌與驅蟲物質以提供健康與環保無污染的新選擇。

我們嘗試利用生活中常得看到的食品或添加物來與膠水混合進行交聯作用，加入磁鐵粉後製成化學磁性黏土，並且不斷改良自製檢測儀器物性測量，綜合實驗結果得到以下結論： 1、我們將儀器利用馬達自動化，並自製儀器能有效的測量物性。 2、我們發現以玉米澱粉複合交聯的化學黏土，在低濃度硼砂下，具極高度延展性，並能降低黏性，其電阻低，方便用於導電的線路上。 3、我們發現以甲基纖維素複合交聯的化學黏土，在極低硼砂濃度下，具有展性及黏性，可做成除塵黏土；而在一般濃度下，可製成具高彈性及高延性的化學黏土，使用性更廣。 4、我們以自製磁鐵粉，加入化學黏土中，結果不影響其的交聯性，能製作物品應用於生活當中。

本次研究主要想針對各式的彈簧圈進行波動的相關研究，因為彈簧圈本身的彈力常數小，因此以懸空方式施以擾動來探討波的特性實在不易，若置於桌面上拉長則因摩擦力的緣故也不易實驗。經過多次的實驗嘗試，我們把塑膠彈簧捲成圓圈，平放在平台上以旋轉式振盪器振動，發現有些彈簧會在特定的外加頻率下，不論何種材質的平台，可以讓轉動及旋轉的運動能量大幅降低，進而以物理原理推論捲起來的彈簧自然頻率與彈力常數的相關性。金屬彈簧圈與塑膠彈簧圈於本研究中有非常創新的發現，除了在自然頻率時彈簧的旋轉與轉動明顯下降外，還有發現彈簧圈的順轉、逆轉與內旋、外旋，在接近自然頻率前後，運動會有明顯的方向改變。

五年級時學到有果實利用彈力傳播，而都市中的校園隨處可見黃花酢醬草，所以想瞭解黃花酢醬草的種子彈射機制。 由果實生長的特徵分為六期，種子非常成熟後，假種皮泡狀細胞水分減少，由種子側面翻開施力於心皮縫線兩側，與另一側的假種皮形成力矩，施力給種子將種子彈射出去。 我們觀察到果實下段的種子彈射角度較大，上段種子彈射角度較小，也算出彈射的初速度約6.88m/s，再算出種子的理想彈射距離與高度。與種子實際傳播距離和果實周圍葉片高度比較，發現空氣阻力影響種子彈射距離減少，而彈射角度使種子不會被果實周圍的葉片擋住，所以故判斷黃花酢醬草的種子彈射角度與速度能有效幫助種子順利傳播，適應現在都市中植物生長空間少的環境。

本實驗我們以馬鈴薯渣做吸附，馬鈴薯中含有澱粉、纖維素、蛋白質註１，這些成分具有可與金屬結合的活性官能基如羧基、氫氧基、胺基註２。 實驗中，我們不做化學修飾，以最簡單的方式吸附，在吸附法中，吸附的金屬種類、濃度、溫度、馬鈴薯使用的量和吸附時間，都會影響到吸附效果，所以我們以上述的條件做為實驗的變因，測量馬鈴薯渣的吸附效果，和以恆溫吸附方程式探討吸附原理。恆溫吸附法中我們以基礎化工課程內所提到的Langmuir方程式及Freundlich方程式推算出吸附原理。 在廢渣處理方面我們將廢渣放入高溫灰化爐中進行灰化後，取部分灰分在進行二次吸附以達到廢棄物再利用的目地且灰化過之灰渣不易脫附。

本研究以自製暗箱和arduino感測器全程監控雙氧水在各種條件下催化分解的反應，實驗主要分兩種模式: 一、 比色法定性分析顏色 溶液注射於比色管中→放至暗箱外→啟動計時器→觀察顏色和溫度→分析比較資料 二、 Arduino與暗箱定量分析濕度、透光度、溫度 溶液注射於比色管中→放至暗箱內外→啟動燈光→arduino監控視窗→讀取數據→分析資料 不同以往課堂實驗的二氧化錳催化及排水集氣法觀察雙氧水分解氧氣的實驗，經過本研究反覆測量和比較之後，結果顯示：氯化亞鐵和氯化鐵加上亞甲藍液可透過顏色、反應速率、溫度、濕度、質量和透光性等多元性質，讓同學更有感的理解雙氧水的催化分解反應，同時以少量藥品達到綠色化學的目的。

當我們看見許多小黃家蟻忙著搬運餅乾碎屑，排著隊，很有順序的往巢穴走；在無意中看見小黃家蟻的路上有一小段空隙，很多小黃家蟻聚集在一起，有點亂，有的不敢過去，走回起點；有些小黃家蟻很勇敢，一次一次的堆在一起，於是我們設計空隙實驗，觀察小黃家蟻會怎樣行動。 首先從觀察小黃家蟻頭部的觸角和胸部的前、中、後腳的構造，來探索和運動築橋功能的相關性。 其次觀察小黃家蟻遇到路上的間隙不同及路面角度不同時，如何築橋回家。 結果發現：小黃家蟻走在木片的間隙時是非常小心的，牠們會利用身體的構造去適應路上的環境，而且利用巧妙的方法，合作的方式，以身體為橋，溝通間隙之間的道路，最後使全部的小黃家蟻都能通過有間隙的橋梁。

本研究根基於氧化石墨烯的物理和化學性質，發展出能隨蔗糖濃度改變的氧化石墨烯濾紙電阻。在以漢默方法（Hummer’s Method）製作出氧化石墨烯後，將氧化石墨烯懸浮液滴加於濾紙上，加熱使水分揮發，做成氧化石墨烯濾紙電阻。其電阻表現遵守電阻定律，電阻與濾紙長度有著正線性關係，且其電阻率會因所在環境不同而改變。以濕潤法測量電阻，當蔗糖濃度上升時，電阻率也隨之增加；反之，以蒸乾法測量電阻，電阻率卻會隨著蔗糖濃度上升而下降。在固態電阻中，氧化石墨烯有可能因為與蔗糖分子間的氫鍵作用而彼此靠近，使電子更容易在石墨烯分子間移動。此特性使氧化石墨烯濾紙成為一個可任意塑形、又可敏感於環境變化的偵測器。