第62屆--民國111年

西姆松線是三角形外接圓上一點對三邊作垂足，三垂足共線所得之線，而我們成功將其推廣到多邊形，發現了當圓上一點 P 對圓內接 n 邊形做了(n-2)次垂足後，最後 n 點會共線，而我們將其定義為多邊形西姆松線。我們結合了純幾何和歸納法證明其正確性，此方法也是我們所想出的特殊證法，我們還使用解析幾何的手法求出該線在坐標平面上的通式。在已知三角形西姆松線的軌跡會形成三尖瓣線的前提下，我們利用解析幾何的方式證出了三角形之九點圓為該三尖瓣線的內切圓，並成功找出三尖瓣線方程式通式，而我們也發現n邊形西姆松線的軌跡亦會形成 n 尖瓣線，但會因多邊形形狀的不同而產生扭曲。

本研究以咖啡渣和茶葉渣做為廢棄聚乳酸的混合材料，並以添加廢棄生質材料之「不同重量比例」為操縱變因，探討其對廢棄聚乳酸混摻天然生質廢棄物複合材料之機械性質的影響。實驗設計以廢棄聚乳酸為對照組，以加入不同重量比例的天然生質廢棄物為實驗組，測其「硬度」、「抗衝擊強度」、「拉伸強度」、「荷重」等，並以所得數值來判斷複合材料之機械性質。研究發現廢棄聚乳酸混摻較高比例咖啡渣和茶葉渣的複合材料之「抗衝擊強度」和「荷重」有明顯的提升，具有很好的補強效果。而13%的複合材料為製作成品的最適比例。提供給回收聚乳酸一種新的應用途徑。可製作成盆栽、下午茶茶盤、肥皂盒、相框、手機架鑰匙圈、墊板，梳子、冰箱磁貼…等用品。期待所發展之廢棄聚乳酸複合材料未來能夠應用在更廣的層面。

軟體動物許多科別的貝殼具有彎曲的號角結構。經篩選合適形狀、大小、種類，以大白蛙螺、夜光蠑螺、椰子渦螺、栗色鶉螺四種材料進行研究，利用X-ray拍攝貝殼透視圖，進行平面測量內部結構與聲音通道的長度；切除塔尖，埋入藍芽喇叭製作成貝殼音箱。播放無和弦版本鋼琴演奏樂曲，隨機選擇聆聽者表達主觀感受，並且客觀使用儀器檢測。結果顯示以貝殼製作的音箱，能夠有效將聲音擴大，而音頻沒有顯著改變；透過轉換，將聲音轉換成聲紋圖圖象化顯示，證實貝殼音箱導致聲音在通道內產生交疊干涉，使音色大為改變。聲音的響度與音調，可以使用儀器客觀證明，科學儀器可以證明音色不同，但無法給出何種音色屬於好聽，音色終究歸於個人喜好。

本實驗是用電風扇當作風源，針對揚塵的落沙量及落沙區域進行縮小規模的模擬實驗。目的是找到擾流板的角度與間隔的搭配，期望能在揚塵發生時，透過擾流板將落沙的範圍縮小。 我們測量後確定風速衰退與距離有著高度相關的關係，風速衰退又會加速沙子的沉降。所以只要找出角度和間距的最佳組合，就可以有效著攔阻飛砂。 根據我們的數據，我們發現間隔對加速落沙沉降的影響比角度還要大。且有擾流板遮蔽時，落沙量都較無遮擋時集中。其中使落沙區域縮小最有效的組合是60度的夾角搭配15公分的間隔，這樣的搭配可以使落沙區域較無遮擋時減少16.7%。但如果是要阻擋砂子或是有效將沙子集中，最有效的搭配是120度的夾角搭配15公分的間隔，可比無遮擋時增加約10%。

在科展的作品中，我們發現一個有趣且學長研究過的問題〝棋盤上的蛇〞(Snakes on a chessboard) ，這個問題是由教授Richard Stanley所提出。問題如下：在m×n棋盤形格子上，蛇由任意一格出發，但蛇的走法只能往右 ，往上 ，或停住。若此蛇已停住，將由另一條蛇來走，且不同蛇走過的格子不可重疊。證明：將m×n棋盤形格子完全覆蓋的總方法數為費氏(Fibonacci)數列某些項的乘積。與學長不同的是我們以〝生成格〞概念來解決問題，藉由生成格建立二維棋盤形格子〝蛇填充數〞與費氏關係，並試圖拓展三維空間棋盤情形，在過程中發現藉由〝生成矩陣〞可以組成空間棋盤的〝生成格〞，並以此解決p×q×r的空間棋盤問題。

太陽是我們最重要的資源，如何以菲聶耳透鏡加熱導管的自製太陽爐進行蒸發海水，取得可供使用的淡水是本研究的主要目標。我們在科學雜誌裡查到海水淡化的發展與技術。經由文獻知道熱導管可以將太陽能擷取的效益提升至最佳，在太陽能擷取系統扮演著非常關鍵的角色；而菲聶耳透鏡在光學系統中能發揮非常好的聚光效果，聚光後的光線強度比一般透鏡高。本實驗採用16支中溫型銅水式熱導管和菲聶耳透鏡，以100公克的海水進行3.5小時的實驗。分別在2021/10/27獲得6.79公克的水、2022/05/18獲得0公克的水、2022/05/19獲得2公克的水、2022/05/20獲得1.5公克的水、2022/05/29獲得2公克的水。經由研究得知透過菲聶耳透鏡及反射鏡能讓熱導管的溫度提高，但高溫若無法持續則效果不佳，無法有效收集到淡水。

細胞外囊泡是近期生物醫學的新星，具有疾病檢測或攜帶藥物等醫學上的應用，由益生菌釋放的細胞外囊泡曾被報導具抗腫瘤細胞增殖作用的潛力。本研究將探討副乾酪乳桿菌LP33的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞增殖的影響。首先，利用MTT呈色法、台酚藍細胞計數分析研究LP33的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞短期增殖的效應；再利用細胞群落形成能力實驗檢測其長期效應。接續，分別利用碘化丙啶染色搭配流式細胞儀檢測分析和西方墨點法，探討LP33的細胞外囊泡對三陰性乳癌細胞之細胞週期分布和細胞週期調節蛋白表現的影響。統整這五項實驗結果得知，LP33的細胞外囊泡可透過抑制細胞週期的進程進而抑制三陰性乳癌細胞的增殖。

本作品探討蠟油池的碳粒移動。觀察碳粒來回軌跡，測量蠟油的溫度梯度變化，記錄碳粒雜質往返燭芯的週期。比較石蠟、大豆蠟、果凍蠟在燃燒時的碳粒移動差異。再以銅線取代燭芯，以排除毛細作用影響，觀察碳粒在蠟油池的移動情形。最後，觀察碳粒雜質在同一個蠟油池、2個同時燃燒的燭芯之間的移動情形。 研究發現：1.碳粒在不同的蠟油池皆具有向燭芯移動，且被推開加速離開的規律現象；2.碳粒移動週期與速度，跟蠟油池內的溫度梯度變化情形有關，溫度梯度變化大，碳粒移動的往返時間短，代表蠟油流動速度快；3.碳粒的移動也會受到毛細作用的影響；4.碳粒移軌跡偏隨機移動；5.相鄰燭芯燃燒時，形成兩組循環系統，移動趨勢視蠟油溫度而不斷變化。

化學工業廢液的排放在現今工業發展盛行的國家是不能忽視的問題，而廢液的回收也是近年來熱門的的研究課題，又因為有機溶液能使離子化合物析出，所以我們利用此特性來討論其析出的情形。 我們研究探討有機溶劑(乙醇及丙酮)在不同的劑量、不同溫度、不同酸鹼物、使用兩種溶劑、和濾液再次使用的情形下，加入到硫酸銅溶液中析出硫酸銅，並找出析出率最好的數據，再進行不同變因的改變，來找出析出效果最佳的實驗數據。 其中我們觀察到在使用的溶劑中，乙醇在低溫下析出硫酸銅的量會最多，較丙酮佳，且乙醇對環境造成的傷害也較低。 我們期望能找出環保、快速且有效的回收方法，回收有機廢液中的離子化合物，來有效改善化學工業排放廢液的環境問題。

流體力學與人類許多空中交通運輸工具的設計息息相關。本研究使用與空氣黏度相近的肥皂泡膜模擬空氣流場，利用泡膜因薄膜干涉產生色彩的「流場可視化」特性，統整、歸納鈍體撞擊流所產生渦流的變化。藉由設計實驗，將連續錄製的影像匯入軟體分析，發現渦流因泡膜在不穩定流場下受高、低壓差影響，導致次渦流的形成；渦流脫落鈍體後運動的加速度值恆定；主次渦流分離時，恰與渦流脫落木棒的時刻相同，並渦流形成的時間愈長，面積愈大，而渦流脫落後其面積變化趨於平緩；雙渦流與單渦流運動的加速度值比為根號2，推得能量差為2倍。