第58屆--民國107年

每年夏天，我們常為鐵皮屋內的高溫而煩惱，因此開始著手研究開窗與鐵皮屋散熱的關係。我們利用鋁罐模擬鐵皮屋，測量鋁罐加熱後內部氣溫下降曲線，來研究在不外加空氣流動下不同開窗面積、位置的散熱快慢的差異及外加空氣流動下風的速度、角度是否影響散熱效果。我們發現若不外加流動，散熱速度在開窗面積超過總表面積的6%時，散熱效果會明顯的提升，而影響散熱速度的程度由大至小分別是垂直流動、斜向流動、水平流動。在外加流動的實驗中，流動越強、流動方向越正向窗戶，散熱越快。而最後我們利用觀察煙霧在箱中的流動佐證上述實驗，發現鐵皮屋之窗戶應設計在正對盛行風向的位置，且至少開設兩窗戶，兩窗戶間有垂直高度落差，散熱效果較好。

本研究要求對超立方體中，每個頂點開槍以獵捕兔子，每經過一輪後，兔子可以留在原處，或跳動到相鄰的位置，每輪槍數均相同。如此，每輪開幾槍?總共開槍幾輪才能獵到兔子? 本研究先以正多面體和足球探討。經由研究足球的經驗，利用組合數和文字字串解決任意維度超立方體開槍點數量的問題。尤其是，文字字串從建構、組合觀點，提出不同角度的研究。 對於超立方體的輪數問題。發現0維度每輪至少1槍，需要1輪。1維度每輪至少2槍，需要1輪。3維度需要4輪，可以依序用4槍、5槍、5槍和4槍。4維度每輪均使用8槍，需6輪。

藥物與個人保健用品（PPCPs）為新興污染物的主要來源之一，本研究選用PPCPs之一的acetaminophen（普拿疼主要成分），此類物質使用化學處理法雖能快速且有效的去除，卻可能造成環境的二次傷害。因此，本研究主題將規劃以自然整治技術處理水體環境中的新興污染物。 本研究使用兩種易取得、易養殖、表面積大且吸附重金屬效能佳之植物如金魚藻及水蘊草，並透過高效液相層析儀（HPLC）結合UV偵測器偵測濃度變化，以探討水生植物於水溶液中Acetaminophen之移除效果。 本次實驗結果顯示金魚藻及水蘊草皆有去除Acetaminophen的效果，於四日左右即能達百分之百的清除率。而加入自然水體後，推測環境基質會影響水生植物，造成對清除Acetaminophen效率的影響，但仍能有效去除。

本研究旨在觀察撲克牌於空中飛行軌跡的變化。為了能夠精準控制每次實驗發射時的條件，我們製作了一台撲克牌發射器。在本次科展中我們研究了多種原因對撲克牌飛行軌跡之影響(例如：初始偏轉角、牌型凹凸程度)，並依據實驗數據觀察現象，分析距離對於落點偏轉角之影響。此外，驗證實驗場地氣流對落點的影響。最後透過定性描述驗證撲克牌的飛行軌跡影響因素，進而提出一定程度的見解及討論。

本研究源於第57屆全國科學展覽作品《黃金變黑金—碳化稻殼對農作的效益》，改良燒製方式後發現，自組裝「火箭爐」產生「煙囪效應」的悶燒方式，可成功克服之前耗時、費力、及產量低的問題，並在3小時內將10公斤的稻殼，以350℃-450℃、550℃-650℃、700℃-800℃燒製出不同的炭化稻殼。 研究中將炭化稻殼進行特性試驗分析，結果顯示炭化稻殼的電導度及pH值均高於稻殼。將炭化稻殼混合於土壤中改善土壤的性質，確實可改善土壤的氮磷鉀含量、電導度及pH值。將炭化稻殼與紅土的混加比例做植栽試驗，發現以1：3的效果最佳、炭化稻殼與沖積土以1：2比例種植的成果最佳，種植出來的蔬菜是所有混土中成長最好的；分析種植後的土壤，發現炭化稻殼可以改善紅土缺鉀及pH值偏酸的問題。

麥麩過敏症的過敏主因為小麥內的麥醇溶蛋白(gliadin)。多數患者對α-gliadin過敏。此症仍無法被治癒，目前主要以無麥麩飲食應對。我們從自然界找到分解gliadin的細菌，並測試其分解能力。首先，我們取得若干菌種，利用gliadin培養基初步確認是否分解gliadin，得到二十種細菌，並以PCR及核酸定序找出菌的名稱。再使用gliadin培養基與zymogram比較各細菌酵素分解gliadin的能力，篩至五種菌，又以質譜儀找出酶的名稱。再以銀染實驗比較目標菌種之酵素分解α-gliadin的效果，篩至三種菌。最後於胃中酸鹼值環境定量測試三種菌酵素及緩解麥麩過敏症之成藥(gluten ease)分解α-gliadin能力。本研究最終得到三株於胃中酸鹼值仍能降解α-gliadin的細菌，分別為：Burkholderia sp.1、Dyella sp.1、Dyella sp.2。未來有機會將酵素開發成治療麥麩過敏症的藥品。

導電墨水是很有趣的科學材料，市面上有兩款導電墨水產品，但是價格都不便宜，所以我們嘗試找尋便宜又有不錯導電能力的材料來自製導電墨水。我們參考相關文獻及資料，建立導電能力的檢測方法及墨水製作流程，並測量市售導電墨水及材料的導電能力，將研究內容以導電材質、黏著劑與添加物三個變因來探討。研究發現：要製作高導電能力的導電墨水的條件為：碳粉純度要夠、顆粒越細越好，使用的黏著劑黏稠度要適中，可添加適當及適量的可導電物質。我們研究的最佳配方為：細顆粒備長炭碳粉和膠水以1.25:1的比例混合，再添加15%的鐵粉，所配製的墨水連接LED可發出220LUX照度的光線，為市售導電墨水的65%，費用僅需九十六分之一，值得推廣並應用於教學上。

日本福島核災後，因臺灣同位處板塊交界帶加劇電廠輻射外洩之疑慮，國人始提倡非核家園的理念，而天然氣因其不若燃煤會產生大量PM2.5，遂在能源使用比例中有上升的趨勢。然國內接收站營運量已達飽和，為達成2020年的供氣目標，並保障全臺備載電能的充足，第三天然氣接收站的設置勢不可避免。而維護自然環境資源能為當地帶來高度的生態經濟價值，保育藻礁亦有其必要性。 在桃園天然氣接收站開發與藻礁保育的衝突下，本研究整理文獻資料輔以GIS，將蒐集的數據進行分析後判讀所得到的地圖，分別評估保育藻礁與設立接收站的必要性，並權衡兩者共存之可能，如採FSRU輸氣、或選擇替代方案遷址另建，以期降低對沿岸生態的衝擊，解決能源議題造成環境開發的爭議。

食品安全是近來重要的議題，偶然在公視節目看到食安主題「添加大量澱粉的貢丸在優碘之下無所遁形」，節目中提到直鏈澱粉遇優碘成深藍黑色，支鏈澱粉成深紫紅色，實驗後發現用目視法很難清楚判斷出深藍黑色與深紫紅色，為探討澱粉食品遇碘後的顏色差異，決定使用儀器數據來探討顏色差異。研究發現，優碘的確可當作食材所含澱粉類的測試液，由於碘液攜帶不便，因此將濾紙浸泡優碘和純水以1比2後乾燥自製試紙，測試澱粉液辨識最好。顏色分析使用PASCO無線照度感應器較為精準，但設備成本稍高；使用Android App「Color Analysis」軟體進行照相分析較方便但精準度稍差，但仍比肉眼分析精準，可作為生活中隨時分析使用。

探討風靡一時的指尖陀螺後，我們得知轉得久的指尖陀螺需要：1.清洗軸承來減少磨擦力。2.重心平均可以轉得較穩較久。3.施力愈大可以轉得愈久，但或許有極限值。4.指尖陀螺的材質要剛好可以嵌住軸承。5.螺帽距圓心愈遠，轉動愈久。