第61屆--民國110年

本研究自行組裝微型滴定裝置，建立常見指示劑(甲基紅、酚紅、酚酞及廣用試劑)之酸鹼滴定模組，運用實驗開發的像素分析法，由像素加總值與滴定體積之程式推知當量點體積，所有實驗誤差均不超過0.30 %，具有高準確度，且此實驗模組之濃度檢測極限可達10-4 M。將微型裝置應用於指示劑解離常數的測定，測得甲基紅、溴瑞香草酚藍及酚酞之pKa分別為4.95、7.11及9.40，與理論值幾乎一致；進一步以RGB值二次微分找出指示劑更精確的變色範圍，如甲基紅在[HIn]⁄[In^- ] >7.65時會完全呈現酸型顏色、[In^- ]⁄[HIn] >6.55會顯現鹼型顏色，其變色範圍為pH 4.06~5.77。本研究成功簡化傳統滴定與解離常數測定的實驗步驟與器材，達到簡潔、可監測之綠色化學願景。

本研究的主要目標是利用奈米金屬團簇的特殊性質，以及與螢光分子的交互作用，來製作小巧的氣體感測裝置，以解決大型儀器太難攜帶的問題。研究內容分為三個部分，首先為「有機相螢光複合材料之合成」，我們藉一系列實驗探討最佳的合成方法與材料配製，以最佳化其感測性能；其次為「微小化自組感測裝置之製作」，我們設計製作並改良感測裝置以及輔助感測的電路，並用3D列印技術印製標準化感測器；最後一個部分為「氣體感測數據分析」，以自組感測裝置進行九種有機氣體的感測。我們通入有機氣體使螢光訊號增強，重複數次，以要求感測的再現性，並改變感測濃度，以建立各種有機氣體的感測檢量線。最後，我們分析數據，以深入了解此種材料的感測性質。

本研究想了解如何利用馬祖餐桌上的美食淡菜所剩餘的淡菜殼，利用天然的淡菜殼廢棄物當材料，以環保意識的概念，去探討淡菜殼再利用的可能性。利用不同顆粒大小、水煮與烤過的淡菜殼添加不同比例的石膏和相同比例的水，找出最佳的吸水率組合，並探討其耐重性，是否易斷裂，進而瞭解是否有再利用的價值，期望有機會能進一步研究出更好的淡菜殼相關產品，點廢殼成金，為地球環保盡一份心力，也發掘淡菜殼的新出路。

在一個旋轉的圓環內，當將鋼球放入其凹槽內可發現，在某些情況下，鋼球會沿著圓環向上運動，但在某些情況下，鋼球卻只是待在原地。本實驗不僅改進了實驗架設，也透過改變各種變因發現鋼球有許多不同的運動效果，並大致分為三階段，進行更深入的討論。之後利用程式模擬並逐步加入模擬修正，從起初的理想情況，到後面考慮旋轉、阻力等等，使模擬與實驗更為相似，也證明了理論之正確性。同時也利用VPython動態模擬，與實驗進行動態比較，更加完整的了解鋼球運動的效果。

網路新聞啟發了利用矽膠製作抗彈防具。購買網路的矽膠進行實驗，過程中受限於馬祖對於BB槍的槍支限制，改採漆彈進行實驗。矽膠成型實驗發現：配方中B劑(硬化劑)比例越高，則成形的效果越好，但成形效果好不代表抗彈能力佳。乾燥實驗觀察配方1(1A:9B) 最乾，依序2~5，配方6、7完全無法成形。彈性實驗觀察配方1(1A:9B) 最乾，依序2~5，配方6、7完全無法成形。在射擊實驗中配方2和配方4較穩定，在中短距離有較好的抗子彈效果。且配方4能有效擋住子彈並不彈開。具有吸收能量的能力，更加的保護我們的身體！配方8在短距離的防彈效果極為優秀，之後實驗考慮以矽膠與與米水混和實驗，也許可以獲得更佳的效果！

為了探討有機添加物對水泥磚硬度和水量改變的影響，首先，我們學習安全調配水泥漿比例，設計敲擊裝置測量水泥硬度，並進行集水實驗。硬度敲擊的測量和水量改變實驗分為二部分，一是添加不同尿素比例，二是添加氯化鈉對不同尿素比例水泥漿的影響。實驗結果:在添加不同濃度尿素比例(2%、4%、6%和8%)下，發現添加尿素6%， 水泥磚硬度較無添加的水泥磚硬度增加38.9%，效果最顯著。在同樣添加氯化鈉0.5%的條件下，以尿素4%水泥磚硬度增加76.6%，效果最顯著。在進行水量改變實驗方面，結果發現添加尿素濃4%、氯化鈉0.5%的水泥磚，平均每盒水泥磚水量改變達到17.0g，根據本實驗最佳結果推算，只需增加少少的成本，一年可以省下的水量，就約足夠供一萬人生活150天。

本研究開發一種檢測水質之創新技術，利用電化學阻抗分析 (Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)檢測水樣中微量銅離子。我們將檢測出的阻抗頻譜圖形套入對應的等效電路模型中，可得到溶液與電極表面之電荷轉移電阻 (Rct)，並藉此推估溶液離子的濃度。本實驗研究確知：當銅離子濃度( [Cu2+] )愈低，溶液的Rct值越大，-log[Cu2+]與Rct 呈二次函數且與√(Rct )呈線性關係。溫度越高，溶液的電阻值越小，兩者呈線性關係。我們進一步採用平面 (2-TBA)、長鏈 (11-MUA) 及短鏈 (3-MPA) 三種硫醇分子進行電極表面改質，實驗結果顯示11-MUA與3-MPA硫醇分子皆對銅離子具有高度選擇性，其中11-MUA改質電極的量測極限可達0.0019 mg/L，且靈敏度較佳。本實驗研究量測模組具有優異的離子辨識能力，可實際應用於環境水質中銅離子之檢測。

從正n邊形的頂點、各邊中點的選取定義出「正n邊形上不連續頂點所構成內接k多邊形」。 一、k的範圍限制 [(n+1)/2]≤k≤n 二、數量遞迴關係式 T_n (k)=T_(n-2) (k-1)+T_(n-1) (k-1) 三、數量總和 T_n=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗且T_n=((1+√5)/2)^n+((1-√5)/2)^n,n≥5 四、種類 R_n (n)=1_ ,R_n (n-1)=1_ ,R_n (n-2)=[(n-2)/2]_ , R_n (n-3)=[(n-4)/2]+[(n-7)/2]+[(n-10)/2]+⋅⋅⋅+[(n-3m-1)/2] 五、種類公式：取(n-k,2k-n)=d且d的因數為d_1,d_2,⋅⋅⋅,d_w， φ(d_i)表示不大於d_i且與d_i互質的正整數個數 (1) k為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-1)/2)!/[(n-k)/2]![(2k-n)/2]!) (2) k為偶數，n-k,2k-n為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-2)/2)!/((n-k-1)/2)!((2k-n-1)/2)!) (3) k為偶數，n-k,2k-n為偶數： R_n (k)=1/2k (∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k/2 (((k-2)/2)!/((n-k-2)/2)!((2k-n)/2)!+((k-2)/2)!/((n-k)/2)!((2k-n-2)/2)!+(k/2)!/((n-k)/2)!((2k-n)/2)!)) 六、T_n、R_n可能是新發現的數列。 七、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接 邊形 遞迴關係式 T_((n-2,m)) (k-1)+m⋅T_((n-1,m)) (k-1)=T_((n,m)) (k) 數量總和 T_((n,m))=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗⋅m^(2k-n) 八、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接多邊形，皆可由aa拼板、ab拼板、bb拼板組合而成，並找到各拼板的種類個數。

南方圓豉甲屬於完全變態類的水中昆蟲，為肉食性，主要是靠嗅覺來找到獵物，視覺與振動的感官並不明顯。雄蟲前足跗節特化呈牙刷形吸盤，藉由吸盤的特性使交配順利進行。游泳模式有:(1)直線略帶S型衝刺。(2)點動前進。(3)繞圈旋轉(順時針及逆時針都有)。(4)展翅及繞圈旋轉。豉甲蟲發現(嗅覺偵測到)食物時，會啟動繞圈模式，透過繞圈產生漣漪，其它豉甲蟲偵測到水面波紋後又被啟動，因此水面的波紋很多，擾動了微環境的氣流，使得更多豉甲蟲嗅到食物的氣味，進而群策找到食物，是互相合作的覓食策略。豉甲蟲與水黽會互相競爭食餌但會驅離水黽。豉甲主要是在水面上巡游覓食，而仰泳椿、溪蝦的生活區位是在水面下，因此覓食區域不重疊，所以互不影響。

本研究探討懸浮裝置中心軸線、邊繩與載重的關係。透過改變中心軸線與邊繩的夾角、距離，找出影響裝置平衡載重的因素，並透過中心軸綁彈簧及使用彈性包裝繩代替棉繩，觀測載重時張力與拉力的變化，並自製搖晃振動裝置突破平衡與載重兼顧的測量困境，以破除反重力的迷思，找到增加平衡載重的方法，結果如下：一、裝置上下底層的材質會影響平衡與載重的結果，以壓克力條製做最佳。二、中心軸線的位置、邊繩與其夾角會影響裝置平衡與載重。三、裝置維持平衡最少綁2條邊繩，而中心軸繩與邊拉繩的數量越多，可承載重量越重。四、利用懸浮裝置與斜張橋概念研發雙臂懸浮跨河大橋、懸浮吊橋及雙臂輕軌，以達疏通交通兼顧使用、美觀之效。