第59屆--民國108年

經本實驗發現水球膜可保存水分、包覆物質、通過強酸考驗，並將所包裹的分子緩慢釋放，研究成果: 一、保存水球的最佳溫度是30℃，酸或中性的環境比鹼性好。 二、碘分子進出水球的速度受溫度和酸鹼的影響，0℃時，反應時間最短，20~30℃最長；中性環境的反應時間最短，酸和鹼性溶液中，反應時間都是先慢後快。 三、水球膜可讓分子量約10000以下的分子通過，並且隨時間緩慢擴散。 四、水球膜包裹下的酵母菌、唾液澱粉酶和香蕉酵素，在通過模擬消化道的酸鹼和蠕動後仍具有活性，推測應可通過胃酸的考驗，順利到達小腸。 五、水球膜包裹下的酵母菌通過模擬消化道後，37℃活性較25℃差，但唾液澱粉酶和香蕉酵素則較好。

鹵氧化鉍是第三代太陽能電池的材料，受到極高重視。鹵氧化鉍和g-C3N4皆為可見光光觸媒，將其彼此複合可增加其活性。研究利用水熱法 (hydrothermal method) 在高壓釜 (autoclave) 中合成三元鹵氧化鉍及其複合物 (BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq、BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq/g-C3N4)，成功做出鹵氧化鉍的一系列化合物，並檢測其特性。三元鹵氧化鉍及其複合物是可見光驅動之光觸媒，因此將其降解結晶紫染料(Crystal Violet, CV)來評估其活性。在pH值為1與4時觸媒樣品光生電子電洞的重組率較低，此對於降解效率有益。在沒有複合g-C3N4的情況，BC1B1I1-4-100-12樣品降解結晶紫的效率最為理想。而在pH值為10且有複合的情況，BC1B1I1-10-100-12-10wt%g-C3N4樣品降解結晶紫的效率最為理想，其光催化降解效率增為1.8倍。因此，複合光觸媒可增加降解效率，更有效處理紡織與染整等有機廢污水，大大減少廢污水的污染。

此研究是關於液滴在震動液面上彈跳所產生的行為。儘管這個實驗很明顯是屬古典物理範疇，卻發現許多「類量子」的現象，所以嘗試尋覓兩者之間的關聯與互動。此實驗選擇以矽油作為實驗樣品，將其盛裝於容器裡，並放置在震動臺上使容器鉛直簡諧運動，於容器中央擺有一塊和器壁緊密接合的壓克力，稱之為「障礙物(Barrier)」，它的作用是使該區域的液體深度驟降，減慢矽油漣漪的波速。在開啟震動臺後，用細棒挑起油滴，由於彈跳時，油滴和油面會產生一層薄薄的空氣層，讓油滴得以在油面上進行彈跳而不致墜入油體中，在它彈跳的同時油面會產生漣漪驅使油滴移動。此實驗的研究主要探討這些變因如何隨不同的條件而變化，從中找出趨勢或關係，進而建構合理的模型。

1.三角形數字方塊在特定區間內，都只能找到二組數多層的數列，在特定區間H~N中a>b>c。 i. 當a-b=1時，當b- c＝Ｎ-２時，可以產生N-H內層的三角形，所以數列為數(N,N-1,H)。 ii. 當b- c=1時，當a-b＝Ｎ-２時，可以產生N-H內層的三角形，所以數列為數(N,H+1,H)。 2.正方形數字方塊得知數字(a,b,c,d)，【a-b > b-c與b-c > c-d時】、【(a-b)-(b-c) (b-c)-(c-d)】與【(b-c)+(b-d)-(a-b) > (a-d)-3(b-c)】以上條件，在特定的區間可以往下推論到有7層以上的正方形。 3.取四個數字為(a,b,c,d)時，第2層為(a-b,b-c,c-d,a-d)，發現(a-d)=(a-b)+(b-c)+(c-d)的關係，為最小的三個數加總等於最大數。 4.特定區間內最內層一定為(0，0，0，0)，最內第二層一定為四個數字相同，且利用倒數第二層為(2,2,2,2) 乘2倍、4倍、8倍、16倍…可以反推的方式找到 (a,b,c,d)有最多的內層正方形。

在接觸了Qwirkle之後，我們開始研究如何列舉出形色九連塊。我們發現不管是科展歷屆作品或是網路上的論文資料，大部分都夠過圖文操作來窮舉所有多連塊組合，而且也沒有人將多連塊加上Qwirkle的規則限制，因此開始了這次的研究。研究過程中，我們發現形狀背圖和顏色背圖的列舉是找出形色九連塊所有組合的關鍵。透過背圖和外接長方形的利用，我們發展了3種方法來列舉所有的組合。最後，我們找出了所有形色九連塊並統整了可連接數字與不可連接數字的變化。

本研究利用生活中隨手可得的水管、廢棄椰子殼與竹子(掃把柄)，嘗試研發製作出能同時發出旋律音與持續音的特殊樂器，並探討其旋律音與持續音之間所產生的音色和諧度的變化。 由於「雙管鼻笛」與「葫蘆絲」的構造比較特殊，我們除了探討相關文獻，了解笛類樂器的發聲頻率公式外，還實際操作器械，藉由自製的水管笛驗證管長、管徑與吹嘴對基音頻率理論的可行性。電腦頻譜軟體，除了可以分析主管與副管(和音管) 在各音階的的和諧程度外，更可以作為我們自製樂器微調管長或音孔大小的依據。

我們透過一個有趣的「答錯倒扣」題目，深入去分析所有可能的得分，找到其中的規律性，並改變其中的得分和扣分。接著，我們透過「基準分」和「關鍵分」，找到題目的一般性，並整理為公式，透過這個公式，我們只要輸入題數N、得分a和扣分b，就可以馬上知道總共有幾種不同的總分。最後，透過這樣的研究結果，我們還可以與猜題策略做結合。 不同總分個數=∑k=1n（N+2-k）

從1到5的連續正整數中，我們需要至少兩列才能做到任兩數之和不在同一列，分別是1、3、5與2、4；如果題目改成從1到8的連續正整數也要至少兩列，分別是1、2、4、8與3、5、6、7為任兩數之和不在同一列(Bezuszka & Kenney [7], 1983)。因此我們定義如下：在n橫列m直行中，第1直行放入1到n的連續正整數，第2直行放入(n+1)到2n的連續正整數，第3直行放入(2n+1)到3n的連續正整數，依此類推到第m直行放入(nm-n+1)到nm的連續正整數，但任兩個數字之和不在同一橫列，這樣的排列組合是否有技巧可以造的出來呢？ 先從2列3行算到3列5行，再用數學的觀念研究n列任意兩行加法規律，然後使用等差數列的技巧逐步完成6列14行，最後用4列做例子完整呈現造法技巧。

水質中有害的有機物污染一直都受到關注，為了處理污水中有機物污染問題，通常會使用吸附劑、降解劑或相關試劑來進行處理，為了降低處理流程費用，降解後試劑再回收是十分重要的議題。 本研究以活性碳為核心與鐵磁流體複合後，以還原劑來還原奈米銀粒，並照光塗複於碳-鐵複合體表面。接下來進行表面改質後，以水熱法將二氧化鈦塗附於碳-鐵-銀複合體表面，得到最後複合產物。實驗中進一步探討以自製複合物試劑在可見光催化下降解亞甲基藍以及自製複合物試劑回收的效果。結果顯示：試劑平均回收率可達 96.2％ 以上，對亞甲基藍溶液的降解率，在1.5小時內可達 86.6％。

本組實現一個結合磁浮模組、馬達模組及發電模組之自製磁浮-馬達-發電實驗平台Maglev-Motor-Generator (MMG)，探討法拉第定律及摩擦力影響。首先，將實心圓鋁柱加工製成感應-同步合一的同軸轉子，再將強力磁鐵崁入圓鋁柱轉子表面及兩端，並藉由下方固定磁鐵斥力達到磁浮懸空之目的。另外，透過變頻器驅動定子旋轉磁場帶動磁浮轉子與旁邊線圈切割磁力線以驗證法拉第定律及發電與轉速關係。為了提高磁浮穩定，磁浮轉子一端以擋板限制其位移量，調整磁鐵角度、磁力大小來達到穩定之磁浮支撐力，並探討在不同材料擋板下，摩擦力對磁浮轉速的影響。 本作品利用上課所學知識，建置MMG實驗平台來探討轉速與摩擦力及發電關係，最後將研究結果加以分析及驗證，達到科學實驗之目的。