第62屆--民國111年

本研究建構一套「校園安全AI防蚊管制系統」，內容包括：(一)防蚊物資監測模組，利用電子天平結合市售的自動噴霧機裝置，可讓人員獲知且適時補充。(二) 開發智能捕蚊燈，利用蚊蟲對光的趨性來誘捕病媒蚊，經實測後發現，可見光中以紫燈且閃爍時間一直亮的捕蚊效果最佳，最佳補蚊高度為離地180 cm，並依功能發展出光感測與自動定時的複合式捕蚊燈。最後執行遠端操控並上傳盒底捕蚊的即時影像，並結合AI蚊蟲辨識找到病媒蚊。(三)積水容器辨識的模組，以無線智慧網結合AI影像辨識，協助判斷校園中可能的積水容器，並藉由LINE通知。(四)開發專屬的APP，整合操作界面，方便使用。我們期待能由校園做起，建立這套防蚊監測網，一起維護師生的安全。

我們以真苔、扭口苔、鳳尾苔、鱗葉苔為觀察研究樣本，希望能培養出良好的苔(球)盆栽，並了解苔(球)盆栽對室內空氣淨化的效果。依據研究觀察四種苔植株結果，發現如下：（一）鱗葉苔耐旱性最佳，鳳尾苔次之，扭口苔、真苔最差。（二）耐酸性實驗中，pH<5時，生長情形都不佳，推論酸雨不利其生長，在戶外種植，可監測空氣品質。(三)每日光照4hr，苔植株生長狀態是最好的。(四)以多肉土種植成長良好，但與咖啡渣混合後，咖啡色素顏色影響植物外觀和生長，因此咖啡渣並不適合做為它們的培養基質。(五)苔(球)盆栽對PM2.5的移除能力最佳，對甲醛和揮發性有機物(TVOC)也有明顯的移除效果。(六利用廢棄絲襪、不織布製作苔球盆栽，苔植株可正常生長。

本研究源於 2016 年數學雜誌 Crux Mathematicorum 的一個三角形定性問題[1]，我們將這個問題進行推廣且創新探討其定量與定性性質。我們先討論任意三角形與任意凸四邊形、凹四邊形，分別針對不同連線情形下的兩個衍伸圖形的有向面積之和與有向面積之差進行完整討論，再巧妙利用平移不變性處理行列式級數和，最後給出一般化的不變量關係式與刻劃其幾何意義。此外，我們也特殊化探討其衍伸圖形恆為正三角形、正方形等有趣優美的定性性質。最後，系統性推廣到平面上任意封閉的凸四邊形、凹多邊形，先給出不同連線方式之間的重要輪換對稱性質，再分為奇多邊形與偶多邊形進行討論而得出任意連線構造的衍伸圖形之有向面積不變量的一般式。

本研究欲找出可抑制脂肪酶活性之因子，故從110年10月展開實驗，將胰脂肪酶、小麥脂肪酶、念珠菌脂肪酶置入不同市售瓶裝茶、一系列咖啡因濃度環境中，以探討市售瓶裝茶、咖啡因及兒茶素對三種不同酶活性之影響。另外將胰脂肪酶置入以不同沖泡手法之綠茶溶液中，操作變因分別有不同沖泡溫度、茶葉浸泡時間、冷藏保存的時間，用以探討胰脂肪酶於不同環境中之活性大小。研究結果顯示，對於胰脂肪酶，兒茶素跟咖啡因均會抑制其活性，其中以咖啡因影響較為顯著。手沖綠茶之沖泡溫度及時間都會影響其活性，關鍵在於茶液中兒茶素含量；對於小麥脂肪酶，咖啡因可以抑制其活性；對於念珠菌脂肪酶，市售瓶裝茶可以抑制其活性，但並無法歸因於咖啡因及兒茶素。

本研究將裝入定量純水之量筒放入容器中，敲擊量筒，並探討量筒外水量、水位與頻率變化之關係。研究後發現，敲擊量筒後，會產生相對低、中及高三種頻率，其訊號強弱與量筒內外水位高低有關。 我們以水位高度代替水量，來驗證影響頻率變化的僅為靠近量筒內外之有效薄層水體，結果顯示，當水位高度達一定，就能滿足共振條件，而非整體水量。量筒外水位對頻率之影響呈階段性，第一階段頻率變化不明顯，第二階段頻率隨水位增加而降低，第三階段薄層水體達共振條件，頻率持平。 此外，當水位高度一樣，內、外薄層水體相差不多時，頻率可能會相近，但大部分是量筒外有水時較低，推測可能因量筒厚度、底座或量筒內外水體存在空間不同造成之結果。

環保剩食電池的成分為剩食、硫酸銅溶液、海藻酸鈉溶液，一般未經處理的剩食易含有油份，容易使電流無法持續，放入盆栽會使植物的毛孔被油脂堵塞導致植物死亡。本組利用磁性化的花生殼粉將存在於剩食中的油份吸附後，再以磁鐵棒去除。如此一來，剩食電池的內部就不會含有油份，吸完油份的磁性花生殼粉亦可以洗淨後重複使用，吸附的油份可另做生質能源使用。剩食電池的電壓及電流不會受到不同種類的剩食影響，剩食電池在接上LED燈泡三星期後，電壓仍有2.0伏特以上、電流下降呈現穩定的0級反應且這樣的電量可以點亮10顆0.02瓦的LED燈泡長達21天，使用完的剩食電池亦可放進盆栽中，做為植物的肥料及養分，充分做到綠色化學原則中的再生、物盡原則。

研究發現瀑布漩渦的形成主要是有不斷出現的強大水流流進深潭，持續的水流來回交錯就可能出現漩渦；如果遇到潭底礁石，更容易產生漩渦。而人偶在深潭中會以橫向或上下移動方式持續運動，水流會對人偶產生拉址現象。 經實驗探究發現：高度越高及水流量越大的瀑布，水流會離開石壁以幕簾式或水柱流入深潭，較容易形成漩渦，掉進漩渦內需較長時間才能往外脫離。另外，在凹地地形人偶較容易被石頭卡住，但水流會在凹地處產生一個向上向外的流動，讓人偶往外離開漩渦，是一個脫離的機會。 最後提出建議：瀑布區旅遊，不應該進入到深潭區。瀑布漩渦並不是一直保持著強大水流，會有一段時間水流會將人偶帶往旁邊，如果發生溺水人們就可趁這時間點逃離漩渦。

本實驗源自於IYPT競賽中的實驗主題之一，其目的在於探討水旋渦的多邊形幾何性質與其相應變因。該問題打破了我們對於渦漩應該是圓形的基本認知，又在查詢相關資料時發現該流體性質在龍捲風、颱風與木星極點上等渦旋結構也具相同現象，因此我們決定探究多邊形渦漩的邊形結構與流體黏滯力、轉速、液體深度之關係，並探討流體形成多邊形之流場變化。在實驗結果中我們發現液體的黏滯力越高、水面離轉盤深度越高所需形成多邊形的轉速越高，但轉盤下水深與多邊形的邊形形成較無影響，另外，液體流速在邊形的邊角上較快且具備小渦漩的性質，可以用Kelvin-Helmholtz instability進行討論。我們期望在未來可以將此延伸應用於渦流分選器或是對於渦漩成因的理解上有所助益。

本實驗以不同玻璃杯型以及盛裝不同液體探討振動頻率，以AUDACITY進行頻率分析，其中無腳座玻璃杯在杯口所形成的波數為n=1, 2, 3…；有腳座玻璃杯在杯口所形成的波數為n=2, 4, 6…。此外腳座可讓玻璃杯更穩定地振動，頻譜上也清楚呈現特徵頻率且有倍頻關係。手摩擦所有玻璃杯主音皆為n=2，且強度大於其他泛音百倍以上，視為純音樂器；敲擊杯口與摩擦杯口的主音(n=2)頻率相同，但產生許多雜音，不適合作為樂器。另外從能量守恆角度推導玻璃杯裝有液體的頻率公式，並以實驗驗證推論，其振動屬於一端受力的「集中負荷」情形，其液高與頻率可以用函數表示。未來希望能進一步以位能角度探討空杯的振動頻率公式，並從黏度探討液體位移速度與玻璃杯位移速度之間關係。

有機太陽能電池(OSCs)因製程簡單、可撓性高及成本低等特性而備受矚目。本研究除了致力於提升OSCs的元件效率之外，亦將聯合國永續發展目標(SDGs)融入研究之中。為了符合永續發展的精神，本研究以生物可降解、安全無毒以及生產便宜的永續材料，來取代目前OSCs所使用的環境有害及難以回收之材料與製程，讓OSCs從材料製程端就符合SDGs的技術發展與產品應用趨勢。台灣桂竹、功勞葉植物及菠蘿均是台灣盛產常見之天然植物，將其利用於製備螢光碳量子點作為OSCs中界面優化材料，能有效降低電子傳輸層之表面粗糙度、界面缺陷及串並聯電阻，讓OSCs元件的效率提升。研究結果顯示，菠蘿螢光碳量子點具有優化氧化鋅電子傳輸層特性的最佳能力，能使OSCs的光電轉換效率由12.76%提升至13.99%。