第60屆--民國109年

本研究是在探究大賀蓮(Nelumbo nucifera )中螺紋導管（次生壁增厚）的分布、生長特性，並比較蓮絲和蠶絲之應用性。結果發現大賀蓮的根、儲存莖（蓮藕）、地下莖、葉、葉柄、花、果實及種子的導管皆有次生壁的增厚，增厚方式有環紋、螺紋及網紋。蓮的生長時間愈長，次生壁增厚形狀愈複雜，從螺紋導管中抽出一束絲的絲線排數也越多，其中以挺水葉葉柄下端內圈的絲束數及絲束的絲線排數最多，增厚形狀也最複雜。次生壁增厚生成於導管，主要功能在支持植物，而次生壁的增厚不會加速水份輸送的速率。蓮的次生壁增厚可以抽取出來做為布料的絲線，其保暖性、透氣性、快乾性及耐重性都沒有蠶絲（生絲）效果好，但吸水性及耐酸、耐鹼性較蠶絲佳，最大優點為較為環保。

本研究以光度計偵測鉻酸鉀溶液濃度，以其高氧化力特性，定量SO2與C2H2濃度。 結果證實氣體濃度與鉻酸鉀吸光度下降，有高度線性相關。SO2的最適方程式為：吸光度 = -0.2362 x (SO2體積%濃度) + 0.4472，偵測極限1.69%。C2H2的最適方程式為： 吸光度 = -0.146 x (C2H2體積%濃度) + 0.4492 ，偵測極限2.74%。並運用光度計原理，以3D列印與雷射雕刻製造機體，結合紫光雷射、風扇攪拌器、數位電錶與薄膜輸氣裝置，組裝「行動式420nm紫光雷射光度計」與氣體收集裝置，驗證鉻酸鉀溶在濃度10-4至0M之間，與光敏電阻值有高度線性相關：電阻值(kΩ) = 57044 x [K2CrO4] + 1.5309，R2為0.98。實際應用到乙炔測量，每公升乙炔使電阻值下降0.2041 kΩ，為行動式裝置，已能有效偵測氣體汙染事件，預防類似氣爆事件再發生。

每到學校打掃時間，我們常看到同學擦不到高處的窗戶或不想擦，因而聯想到從事清潔玻璃的工人，因PM2.5的夢魘未改善，又得搭乘吊車、冒生命危險擦洗大樓窗戶，加上曾在網路上看到自動擦窗車，所以想改善這些問題。我們以資訊課學的Scratch3.0編程、運算擦窗面積及路徑長度，設計三大類擦窗路徑，再以mblock轉換成Python語法、以Excel作數據分析。 研究結果為：「直線來回法」乾淨度最佳；「六角形法」最省水、也省電，節能效果最佳；「雨刷法」最省電，擦窗效能最佳。未來，希望能應用在日常生活中，代替人類進行玻璃清潔的工作，無論高低或大面積的窗戶，都能讓擦窗車在〝拐彎抹角〞時，達到最佳的清潔效能。

本篇科展主要從一道古老的數學題目開始，"正整數中，被4整除或被4除餘1的數刪去，新數列{an}={2,3,6,7,10,11,……},求[√(S1 )]+[√(S2 )]+[√(S3 )]+...+[√(S2014 )]=?([ ]為高斯符號)"，直接延伸原題探討"當A={a,aϵN & a≡2 or 3(mod 4)}, Sm1 為A中的第m個元素，Sm2=Σi=1mSi1 ，為何[√(Sm2 )]=m?"，進而加以推廣探討" 當 A={a ,a∈N & a≡k1 or k2 or … …or kp (mod x)}，Sm1 為A中的第m個元素，Smn+1=Σi=1mSin 時，則A應滿足什麼條件，才能對所有的n和m，都有[n√Smn)]=m的結果?"

藍染活動令人驚奇，但如何染的好？光評肉眼沒有客觀標準。本研究用ImageJ軟體進行顏色分析，利用量測染布色相值H、飽和度值S，能有效分析染色效果。並藉此找出快速建藍最佳比例配方：以0.4 g染布為例，將1.1 g泥藍溶解在pH=13的10 mL鹼性溶液中，加入0.7 g保險粉建藍所得染液，其染後顏色與傳統染液相比，飽和度提升120% (34%→75%)，且時間效率增為3倍(30分鐘→10分鐘)。 我們設計「夾鏈袋藍染法」不須大量染液，也不怕髒汙，染布效率高且效果好，達到減量減廢的環保趨勢。更研發「藍染筆」，能在紙上體驗藍染有趣變色現象。我們更將實驗結果應用在氧化還原課程中，讓同學一節課就染出漂亮的藍染作品，具體結合文化和科學，更在傳統中注入一股環保潮流新契機。

本研究藉由牛肉新鮮度下降會引起顏色變化的機制：肌紅蛋白莫耳吸光度波形在527nm處相交，其固定濃度下總吸光度為定值；在572nm處可測出總吸光度隨變性肌紅蛋白所佔總體比例的增加而下降，開發出檢測裝置作為鮮度計。以D1 mini整合2種單一波長527nm，572nm LED為光源，及BH1750光照度計量測入射光量和透射光量。並以MicroSD卡記憶模組紀錄，計算肌紅蛋白變化率Mb%，來判定牛肉新鮮度。再改進光源為高亮度晶片型LED，縮小體積和TSL2561光照度計模組，運用反射式的偵測不需破壞肉品，加入OLED顯示模組立即顯示計算結果，並由使用者按鈕主控檢測，改善使用者經驗。能有效協助消費者檢測出已超過保存期限牛肉而未敗壞者，可減少食物的浪費，並且可避免誤食敗壞的牛肉引發中毒損及健康。

因應政府減塑政策的推動，市面上充斥著琳琅滿目的環保吸管，但這些吸管面臨許多使用上的問題，如：無法隨身攜帶、吸管遇熱會軟化、管內異味無法去除、無法徹底洗淨等情形。而本研究所研製出的一次性吸管：洋菜桂竹吸管、蜂蠟桂竹吸管和馬鈴薯蛋殼吸管，皆能解決以上問題。它們不但耐溫、耐酸鹼，且能被長時間保存、不腐壞，而經過掩埋後，質量也會下降。其中，又以馬鈴薯蛋殼吸管，兼具商業化與環保性的雙重價值。此吸管不僅能將原本被視為商業廢棄物的蛋殼變成商品，又因其管材富含磷、鉀、鈣、鎂、鐵等微量元素，在回收廢棄吸管後，很適合將此做為肥料，使其回歸塵土、滋養生命，達到零浪費、零污染的可能，是一種便利、又友善環境的吸管！

本研究分為異葉水蓑衣葉之觀察、激素處理及浸沒生理測定及軟體模擬四大部分，探討葉形變化對浸沒適應的關聯。葉之觀察方面，羽狀葉及卵形葉無普遍的特徵，浸沒葉及未浸沒葉解剖特徵差異大。激素處理後新生葉形沒有改變。浸沒生理測定方面，發現羽狀植株發展出通氣組織、根部成長率較高，然而其MDA含量較卵形葉植株高；卵形植株未發展出通氣組織，明顯抽高，實驗後兩者的過氧化氫累積及總葉面積成長率無顯著差異。最後，以軟體模擬葉片在流體中所受壓力，羽狀葉鋼體模型在高速水流下所受機械壓力較大。期待增加對於兩棲植物適應水機制的理解，並於日後應用在減少農作物因降雨變化劇烈導致收成受損的情況。

現今的大型活動，如校慶活動、新北耶誕城等，缺乏互動性與參與感，其中原因大多是群眾埋沒於手機的社交軟體所導致。而本研究將利用其便利與群眾互動特性，使用問卷抽查法探討大眾對於活動的觀點，應用網路爬蟲技術抓取貼文，設計一套能提高互動性的平臺，使用者只需在Instagram、Twitter等社交軟體中發布文章，系統會即時推播至活動中的大螢幕上，並且使用LineBot結合圖像辨識自動且快速審核貼文，另方面以後臺系統，方便活動單位常駐貼文輪播活動訊息、廣告與管理。綜上所述，本研究結果確實有效地提升活動互動性及樂趣，以時下流行的各種社交軟體，配合研究平台為各類大型活動量身打造，也能夠運用於政令宣導或文宣廣告等用途上，大幅提升活動的互動性與參與感。

前期研究中我們發現靜置後的水經底部放流不會形成漩渦，若要產生漩渦需有效地擾動水體。於是我們在靜止水體中控制攪拌動力，探討影響漩渦形成的因素。我們發現雖然影響漩渦形成有許多因素，但這些因素指向一個關鍵，就是如何有效帶動核心區的水體；同時若攪拌範圍涵蓋整個核心區，漩渦會自然且快速產生，再加大攪拌範圍也屬多餘。因此，為了探討如何有效產生漩渦，我們計算出核心區的體積、液面起始高度至放流孔距離及漩渦形成效率的關係。 最後，我們建立了漩渦形成模型。除得知漩渦現象是各位置相鄰水流彼此作用及流速調整才得以產生外，也由實驗推知外圍水流依白努力原理而向內壓迫內圈水流，使流速向內偏向，最終呈現螺線形流線。