第61屆--民國110年

本研究首次大規模作中部地區海水、海砂(土)、牡蠣及文蛤微塑膠定量及定性研究，探討變因、自製可普及化的螢光顯微鏡實驗設備及找出日常可去除微塑膠的方法。 以自製設備搭配解剖顯微鏡取代螢光顯微鏡，作為微塑膠螢光染色檢測。以FTIR檢測中部地區微塑膠種類以PE及Nylon為主。海水微塑膠含量變因為海流及風；地區因地形阻隔及人類活動影響微塑膠含量。海砂(土)微塑膠含量跟海水沉積、人類活動及土壤吸附力有關。牡蠣中微塑膠變化和其生長趨勢及海水微塑膠含量成正相關。文蛤微塑膠含量和養殖池養殖方法有關。 文蛤以鹽水吐砂可減少微塑膠；用餐時將油層撈除可去除微塑膠。針對海水上層撈除及在溪流製造泡泡牆產生向上水流，皆可讓微塑膠引導去除。

以往進行風力相關實驗時都是利用手工製作各種葉扇材料，其成品會因人為因素多有差異，不耐用且無法做到商品化的程度。本研究利用Inventor3D繪圖軟體進行繪製各種形式的葉扇以及板擦吸塵器的各層構造，找出最佳配置製作出一台客製化且符合人體工學的3D列印板擦吸塵器，以測量吸取保麗龍球的數量來作為判斷吸力大小的依據，並且自行設計Webduino空氣盒子檢測程式進行擦拭黑板後的PM2.5數值變化為量化標準，來評估效能。吸塵器的原理是利用馬達高速運轉，在內部產生負壓，將灰塵吸入集塵袋。實驗結果發現，葉扇攻角、數量、葉扇形式、進氣口型態，…等，都會影響板擦吸塵器吸力的大小以及穩定度。本次我們發展出效率高且商品化的板擦吸塵器來解決教室內粉塵汙染的情形。

好奇褐飛蝨齒輪的秘密，實際飼養並觀察牠的身體形態與習性，進一步製作3D紙模型認識結構。以顯微鏡找出齒輪在若蟲後足轉節處，為正齒輪占轉節角度60~80度，齒數隨蟲體變大增加。成蟲沒有齒輪，轉節較若蟲大，腿節、脛節和跗節比例較長助於運動和抓握，六足連動跳躍時平均距離長，平面移動三足步式。驗證蟲體轉彎上下安全又省力，3D列印製作齒輪模型模擬蟲體運動，比對步足模式找出與齒輪相關性。若蟲腿部短、步行較緩慢，平面移動步足模式和成蟲相似；順逆時針轉彎以5或6足齒輪帶動其他足轉動。跳躍時轉節和5,6足開啟後，齒輪瞬間合起卡住，5,6足拉直跳躍。齒輪讓若蟲順利步行、跳躍逃生，推測是為了適應水稻的構造。

本研究探討正三角形衍生圖形與拼板個數的關係。 一、以A和B拼板無縫密鋪由 塊邊長 正三角形組成水平衍生圖形，發現 (一) a是奇數 條件：至少需t個B拼板 最大拼板數：A拼板(at^2-3t)/2個和B拼板t個(2▲1▼) 範圍：A拼板(at^2-3t)/2-3k個和B拼板t+k個(2▲1▼)、k個(1▲2▼) (二) a是偶數 條件：需要偶數個B拼板且兩類型個數相等 最大拼板數：A拼板(at^2)/2個 範圍：A拼板a/2 t^2-3k個和B拼板兩類型各k個 (三) 解的存在性 除a=1_ ,t=1與a=1_ ,t=2外，其餘必有解存在。 二、增加拼板種類 無縫密鋪邊長 正三角形衍生圖形，需 拼板m,n,p,q個， 則2m+3n+4p=at^2或2m+3n+8q=at^2 解的判斷法則 步驟1：找最大拼板的個數範圍 步驟2：根據最大拼板個數切割圖形，將剩餘區域切成可無縫密鋪圖形，最後剩餘不為 或 ，則可無縫密鋪 步驟3：利用n的奇偶性，計算A、B拼板。

我們運用資源回收的寶特瓶和EVA軟質地墊，來快速組裝穩重安全的環保浮筏。研究發現，當載重浮筏底面積和高的比值越大，重心位置越低越穩定，回復力矩越大，穩度越高，載重能力越大（在小於最大浮力的情形下）。同時還發現，模組重心吃水深度（dｗ）、模組吃水深度（d）、重心與浮心高度差（Δwb）、模組頂部與重心高度差（Δtw）等四個參數，也會影響浮筏的最大載重（Ｗ），並自創一個快篩函數f(dｗ, d, Δwb, Δtw)，可以大致計算出浮筏最大載重的變化趨勢。我們結合自創的快篩函數，設計自製可以裝填不同重量物質的環保浮筏，可以推廣至各水域，作為安全可信賴的救難設備，兼顧環保與救難的雙重功效。

蚊蟲的幼蟲期與蛹期均生活於水中，需浮至水面藉由呼吸管呼吸，因此如何維持呼吸孔的順暢換氣成為幼蟲和蚊蛹的生存關鍵。本研究藉由添加界面活性劑至水體，改變水體表面張力，使蚊蛹和四齡幼蟲呼吸構造因無法正常發揮效果而達到減蚊或滅蚊目的。 本篇論文分成三個部分研究：在無氧氣供應下，發現蚊蛹存活的時間較四齡幼蟲短。接著，比較不同表面張力下，蚊蛹和四齡幼蟲的存活率與羽化率的大小。結果發現能夠讓蚊蛹和四齡幼蟲存活的水體，表面張力須大於34 (N/m)。最後，模擬蚊蛹和四齡幼蟲的呼吸管，設計口徑大小不同的模型，探討水體表面張力與進水程度相關性。由模擬結果得知，口徑越大以及表面張力數值越小時，模型越容易進水。

我們在校園裡的樹皮下發現雙帶扁蠅虎，發現牠的捕食、求偶、蜷縮步足姿勢非常特別，以顯微攝影進一步鎖定研究牠的步足，發現步足上有許多剛毛及細毛，並有尖端倒鉤和尖刺，讓雙帶扁蠅虎可以在光滑表面上快速地行走！雙帶扁蠅虎會先用身體一側的第一、第三對腳和另一側的第二、第四對腳；再用一側的第二、第四對腳和另一側的第一、三對腳的步足行走模式。快速行走應該跟四對步足的結構、關節構造都有關，觀察步足的蜷縮結構，測量出牠可以將身體從體長6-9mm，穿過2.5mm的縫隙，發現蠅虎的步足有很好的伸縮能力，特殊的關節膜結構，以及前附足的特殊功能等，期待將步足的蜷縮能力、關節膜特殊構造和移動方式，應用到生活物品的仿生上。

拇趾外翻在生活中是常見腳部疾病之一。本研究從坊間自我檢測為出發點，成功製作出一個更有效、更快速、精準的拇趾外翻角度自我檢測方式及裝置。 我們構思各階段檢測裝置並進行改良，最後從可變電阻的電阻值轉換成角度為發想，成功利用Arduino量測可變電阻不同電阻時的電位差，轉換成角度，結合足邊測量板，完成可立即顯示外翻角度、警示且具藍芽功能可記錄數據的模組化拇趾外翻檢測器。相較於其他檢測方式有方便、快速、便宜、準確性佳的優點，除可提供大眾自我檢測以達到提前預防的功效，具有數位化功能的檢測器透藍芽模組及專屬APP，可以將檢測數據資訊化並上傳雲端提供給使用者或醫療人員在未來做長期追蹤。

莫比烏斯環是一種只有一個面和一條邊的曲面，可透過紙條自轉半圈製作出來，本研究的出發點為探討紙環在不同的旋轉圈數下，紙條邊緣的結構，並將其延伸到葉結。因紙條會限制自轉的圈數，因此我們利用水管模擬紙條的邊緣，得出自轉圈數×股數=葉數，又因水管有固定長度，導致在不同的股數與自轉圈數下，圖形不一致，因此我們推廣至討論繩子在圓上等分點的繞法，將經過的等分點記錄成迴圈數列，並改寫成同餘數列以利探討同餘之等價關係。本研究旨在證明可以形成k股n葉結時，k與n必須互質，反之亦成立，又對於所有大於等於3的整數n，必有n-1股n葉結，故n葉結一定存在。最後進一步探討葉結立體結構的幾何性質以及在三維空間中的參數式。

在全球氣候變遷及經過日本311海嘯對核能電廠破壞所造成的核污染，我國立志推動無核家園及綠色能源，而儲能的方法也將成為研究的方向。本研究利用太陽能光電板透過冰電池系統將電力儲到蓄電池以外，也透過相變儲能的方式將水結成冰，在實驗中測試了4種不同的冰電池管道，結果發現增加銅管對水的接觸面積，一來可快速使冰電池內的水快速結成冰，二來可不必將滷水溫度打到太低的溫度，以減少壓縮機耗能。 我們直接把太陽能光電板所產生的電力，可將水儲存為冰的型態，將冰電池融冰後的冰滷水送至風機是可以維持出風溫度為12℃左右，可有效提供負載空間做空調使用。這個系統所消耗的電是由太陽能板所產生的電能，創造不同以往的太陽能儲能模式。