第62屆--民國111年

觀察2020東京奧運會徽，發現圖形是由矩形組成，且矩形可經由三種元件（30°與150°的菱形、60°與120°的菱形、正方形）的各邊中點連線而成，本研究旨在利用這三種元件，探討平面鑲嵌。首先，找出利用元件拼貼一圈的組合個數，進一步向外擴增成正十二邊形，計算面積、對角線的長度，觀察旋轉之幾何變換，藉此得出拼貼成線對稱圖形時對稱軸上元件的擺放情形。接著，探討奧徽鑲嵌背景圖中不同大小正十二邊形的面積關係，並將線段變成曲線，推廣至拼貼成正n邊形的四邊形元件探討，得出如果n為偶數，則圖中的四邊形皆為菱形，且菱形的圈數為n/2-1，種類個數為⌈n/4-1/2⌉。最後，觀察類似奧徽之非平面鑲嵌頂點相接圖，改成用正方形貼接圖形，計算出邊長有1:√2的關係。

本次實驗成功製作了二十顆不同重心的骰子以進行不同因素的探討，其中實驗最成功的地方在於我們於2cm*2cm*2cm的骰子投擲結果中取得了兩條R2值很高之線性公式，其中一條公式可以讓我們任意製作出「某個點數機率偏高的骰子」；另一條公式可以讓我們任意製作出現大的機率或是出現小的機率偏高的骰子，且其中一條公式經過「偏移比例」的方式換算能成功的預測出在不同尺寸骰子的重心的偏移對機率的影響。 另外本實驗也嘗試由「控制力量」、「控制角度」和「控制投擲面的方向」三方面來進行研究，不過在本實驗中所得到的數據只能觀察到「控制投擲面的方向」確實會對機率有所影響，但無法觀察到任何線性與規律的存在。

本研究主要以黃斑黑蟋蟀成蟲(雄)、成蟲(雌)、老熟若蟲(雄) 、老熟若蟲(雌) 、初齡若蟲(無法分辨雄雌)等5種不同發育期與性別的黃斑黑蟋蟀，設計蟋蟀的領域行為、遭遇行為實驗，進行黃斑黑蟋蟀遭遇行為的研究並分析大顎的發育情形對打鬥行為的影響。研究結果：黃斑黑蟋蟀有領域行為的表現，其領域行為表現與打鬥獲勝關係之間有顯著相關。最常出現的遭遇情形有：靜止不動、觸鬚碰觸、身體抬高、逃至角落與出現勝負結果。黃斑黑蟋蟀會因為大顎發育情形的不同而影響其打鬥方式。不同發育期與性別的黃斑黑蟋蟀，遭遇行為模式大致相同，其中當成蟲(雄)遭遇成蟲(雌)時，會發出求偶的聲音進而與成蟲(雌)發生交配的行為。

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行，我們則是廢物利用，把無法食用的澀柿餅煮成溶液，探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析，並用pH計記錄各溶液的pH值，柿餅溶液呈酸性，加入鹽酸後呈粉橘色，RGB中紅色成分沒有明顯變化，藍色成分大幅減少，染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色，因濃度而有所不同，RGB中紅色成分大幅減少，藍色成分變化不明顯，染布呈棕色，兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色，布料呈褐色系，加醋酸銅定色，布料呈褐色中帶藍綠，水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。

我對於植物進行光合作用經電子傳遞鏈釋放出能量感到好奇，日常生活中電子產品需用到乾電池提供電力，因此嘗試仿照植物產生能量的方式，製作降低環境污染的綠能電池。上一屆科展我利用FTO導電膜玻璃，結合蝶豆花中花青素作為光敏化染料及TiO2膠體和蠶絲蛋白，成功製作出具有發電性的綠能電池。這次實驗我繼續探討相關變因，進一步瞭解花青素和蠶絲蛋白在綠能電池產生電能中扮演的角色。根據結果發現花青素相較於葉綠素吸光能力較強，pH變化會影響植物色素傳遞電子效能；蠶絲成分中的絲膠蛋白相較於絲素蛋白，具有更高吸收紫外線和促進TiO2膠體導電的能力。這次研究得知綠電池使用花青素和絲膠蛋白能提高吸收光的能力，增強電能產生。

海上漏油事故時有所聞，而漏油更會對海洋生物及環境造成危害。依專家研究顯示，此類事件洩漏出來的石油能被成功清理的，往往不到10％。而使用油分散劑固然可以在一定程度上解決岸邊油污回收不完善的問題，但同時仍會讓分散後的油持續在海中⻑時間存在，對環境的衝擊很大。有鑑於此，我們嘗試運用天然幾丁聚醣（Chitosan）具吸附力的特性，來探討其對柴油的吸附效果。透過實驗，我們將5%幾丁聚醣溶液製作成晶球，在不同環境條件下加入柴油並浸泡後再以真空抽濾法過濾出剩餘的油，結果證實幾丁聚醣確實具有吸附柴油的功用。幾丁聚醣可以吸附柴油及海洋中的重金屬又是生物可分解的物質，未來也許可以進一步做成濾材，用來保育海洋環境。

本研究以廢棄的蚵殼和回收紙作為研究材料，先將鍛燒後的蚵粉溶於水後，噴灑於手機螢幕與電腦鍵盤，並利用ATP生物冷光儀檢測微生物的殘存量，研究發現10ppm與100ppm濃度的自製蚵粉水在手機與鍵盤皆可達98.14%與96.08%以上的殺菌效果。之後再將自製蚵粉水與市售蚵粉水、自製文蛤粉水、水，在門把上做殺菌效果的比較，結果顯示殺菌效果最佳的是100ppm的自製蚵粉水，可達93.23%以上的殺菌效果。接著利用回收紙製作環保鞋墊，並加入自製蚵粉，用以探討加入自製蚵粉後的鞋墊中是否具有抑菌的效果，結果顯示加入5公克自製蚵粉微生物最佳可達89.5%的殺菌效果。

秋天的柿子令人垂涎欲滴，但如果吃到未處理的柿子，會讓舌頭酸澀麻木。進入國中學習到科學方法與媒體辨識，我們想找出讓牛心柿由澀味變美味的方法，並驗證祖傳及網路流傳的「柿子脫澀」的方法是否為真。由長輩種植牛心柿的經驗，我們設計實驗，探討浸泡液溫度、種類及攪拌與否對牛心柿脫澀的影響，也採用混果、刺傷、沾點蒂頭等變因。脫澀的表現以口感紀錄暨以自製氯化鐵試紙和單寧反應後的顏色變化紀錄。實驗中我們發現：1.常溫下以氣泡水浸泡柿牛心柿脫澀效果最佳；2.混果或刺傷能催熟牛心柿，但無法脫澀，證實網路流傳果實軟熟可減低澀味的說法為偽；3.網路流傳及前人經驗的傳承不一定為真，必須經過科學方法的驗證或改良。

為了解台灣地區梅雨季的氣候特徵，本研究分析2009～2021年五、六月之降雨、風場及大氣環境。顯著降雨方面，東北部全年有雨，西南部則是五月開始才進入雨季。五至六月，台灣顯著降雨區域逐漸南移，為了解此時期大氣環境演變，我們分析「SSL東亞衛星地面天氣圖＋風場」，共歸納出六種流型，分別為A北風、B東風、C南風、D北風南下、E低壓帶及F西風流型。我們發現，南風流型入夏後成為主流，且流型變化有趨勢性，在整合降雨資料發現，迎風面影響降雨甚鉅。接著，我們嘗試在實驗室模擬流型，我們以不同濃度海藻酸鈉溶液進行垂直及水平模擬，搭配磁石攪拌器模擬不同流向的流體擦撞，並加入障礙物，可模擬出與本研究相符的幾種流型。

本作品啟發於 2020 年一月份科學研習期刊中的特約專欄「森棚教官的數學題 – 散步的費波納契」，探討在數線上以費氏數列作正向或負向的移動，走 n 步的期間內距離最遠時的最小值為何？又有多少種方法？我們先利用窮舉法、樹狀圖與 Python 程式找出 n 在 1 到 22 之間的所有情形，發現最遠距離最小值近似於費氏數列的一半、方法數與「整數數列線上大全（OEIS）」收錄的類費氏的數列 A254308 相符。在探討走法時，得到符合條件的走法推廣並非是增加最後一項，而是在已知的走法中添加第一步。並利用找到規律性的走法、走法延伸規律與數學規納法驗證最遠距離最小值與方法數可推廣至所有的 n 值，最後我們將行走的方法改成盧卡斯數列與類費氏數列，也出現相似的結論。