第62屆--民國111年

田菁是台灣重要的綠肥作物，甚至也有些研究顯示田菁具有可以移除鹽害土壤中過多鹽分的能力；綠豆是常用作物，也有人針對其耐鹽性做相關研究，讓我們很好奇同樣身為豆科植物，兩者對鹽逆境的抗性有差異嗎？本研究透過比較田菁與綠豆兩種常見豆科植物，深入了解並比較其耐鹽機制。我們透過改變鹽逆境濃度，使植株生長，並觀察其外表及生長情形，發現一、田菁耐鹽能力優於綠豆，二、田菁抗氧化能力優於綠豆，三、田菁將能量分配於根部使其生長複雜，以應對環境壓力。因此，在面對環境壓力時，田菁具有較好的適應方式，並更容易存活。希望本研究結果也可以在未來應用於農業與後續研究當中。

本研究主要探討人類使用防曬乳進入水體後，對水生生物的影響。我們將防曬乳分為物理性和化學性防曬乳，依據不同濃度加入水體之中，觀察黑殼蝦成長和存活率變化，同時也觀察魚缸水體的改變，藉此初估探討不同種類防曬乳對環境和水生生物的影響。實驗進行一共七週，我們發現化學性防曬乳成分可以誘發綠藻大量生長，而物理性防曬乳可以促使矽藻生長。黑殼蝦在1ppm化學性防曬乳存在的環境中，生長和存活率不受影響，但濃度太高仍然會抑制其生存。物理性防曬乳則不論濃度多少，對黑殼蝦的影響相較於化學性防曬乳都較大。所以我們建議如果要進行水上活動，最好可以是用化學性防曬乳產品，減低對水域生態的危害和影響。

水中塑膠微粒嚴重危害生物的生存，本研究擬探討清除水中塑膠微粒的方法與原理，以制定清除的參考流程。先用油料吸附水中塑膠微粒，再利用鐵磁性吸油劑吸附含塑油料，最後用磁鐵吸起清除。研究分為兩部分探討，一、油料與塑膠吸附的情形與影響因素；二、吸油劑與油料的吸附效果。為了放大觀察塑膠微粒與油吸附的情形，用塑膠小圓片模擬塑膠微粒，並作為吸附效果的量化數據；用油層高度比例法來量化吸油劑的吸油效果；以燃燒法和促鏽法自製鐵磁性吸油劑，與市售鐵氧化物比較。結果發現，塑膠種類、油酸價、水溶液種類會影響塑膠與油料的吸附。以燃燒的鋼棉、鐵粉、四氧化三鐵作為吸油劑，進行三階段多層次處理可以節省成本，也減低水汙染。

本研究以家用微波爐及自製集熱盒燒製高溫陶瓷，用於家用微波爐的集熱盒材料的材質以玻璃纖維為主體為佳，集熱材料使用碳化矽顆粒級配為1:3(320目碳化矽: 180目碳化矽) 有最佳的微波吸熱效率並半浸泡的方式沾黏10層最好；集熱盒玻璃纖維與集熱材料碳化矽之間的高溫黏著劑，以體積比2:1(水:矽酸鈉)為佳的最佳配比。以家用微波爐搭配自製集熱盒可於26.5分鐘便可燒結陶瓷上釉作品，與傳統電窯需480分鐘比較可大幅減少94.48%的燒製時間，且其耗費的電費能源可省去89.44%的電費，以家用微波爐及自製集熱盒燒製之陶瓷品與傳統電窯燒製之陶瓷品在洛式硬度儀上測試結果無明顯差異，是未來極具發展性的陶瓷燒成技術。

上自然課時，曾觀察到鹽的結晶，也曾看過使用過飽和溶液長出結晶的影片，特別是硫酸銅晶體型態明顯且吸睛，激起我們研究的興趣。從硫酸銅的溶解度曲線知道溫度愈高，硫酸銅溶解度愈大，配置過飽和硫酸銅溶液後，藉由溫度的變化，可以得到硫酸銅結晶。首先配置濃度33.3%硫酸銅水溶液，經過濾後倒入培養皿中，以取得型態良好的晶體，再將晶體取出作為晶核，綁上釣魚線，放入濃度33.3%過濾硫酸銅水溶液中，盛裝容器改為燒杯並於上方加蓋或用保鮮膜封住，以防異物掉入產生雜晶。隔天若發現底部出現結晶，將此溶液加熱溶解，或再補充同濃度的硫酸銅水溶液，等待溶液降溫後再將晶核放入，七天內即可得到5公分長的硫酸銅晶體，以水晶膠包覆後達到保存效果。

小提琴主要是由琴弓帶動琴弦使提琴透過音柱與音箱振動而發出聲音，而琴身、琴橋、琴弦、拉弦板、肩墊、松香……等，這些因素都可能影響提琴的「音色」，但是多數人，是很難用耳朵聽出「音色的差異」，因為聲音既看不到也摸不著，所以希望透過傅立葉電腦軟體Audacity，來分析聲音的『頻譜圖』，用科學化的證據，讓非音樂專業人士，也能「看」到音色的差異，並利用頻譜圖與聲響學理論說明音色的奧妙，讓喜歡音樂的我們，找到適合的小提琴，也讓初學者或演奏者更容易找到合適的琴。 在關於小提琴音色的實驗裡，影響小提琴音色表現最主要的因素是松香和琴弦。我希望將松香與琴弦所產生的音色用科學方法分析，建立資料庫，讓演奏者很快找到適合的松香或琴弦。

竹筍為富含纖維及維生素的食材。在台灣竹筍收穫期集中，採收後容易失水老化，因此竹筍的加工保存就顯得十分重要。本研究針對水質、水溫、鹽濃度、陽光、形狀、糖濃度進行探討成功製作酸筍的條件。實驗結果發現水質以及水溫不是成功製作酸筍的條件；竹筍洗淨剝殼自然晾乾後絕對不能再碰水；鹽巴添加比例以１：100；溫度37℃最為適合，且切成絲狀竹筍為發酵製成健康酸筍的最佳條件。總結來說，製作酸筍的過程中添加鹽可以抑制壞菌生成，添加白糖可以幫助乳酸菌在發酵過程中成為強勢菌種，而整個過程必須在特定的環境溫度30度到40度區間才會發生，我們的實驗很好的複製乳酸菌生長適溫條件，並解釋其發酵條件與酸筍之間的連結。

本研究以手邊可得家庭五金材料，自製簡易精油萃取機，以不同冷凝方法和機體結構，架設有效自製精油萃取機。不同於傳統畢氏冷凝法及水冷式冷凝法，自製風冷式冷凝裝置在機體上方設計小進口通入冷風，以鋁箔紙包覆不鏽鋼油漏形成冷凝夾層，應用氣體自由膨脹原理達最佳冷凝效果，萃取效率較市售裝置提升16%，但價格為1/10。以茶樹精油進行自由基清除測試及抑菌能力評估。實驗結果顯示，自製茶樹精油抗氧化力較市售精油高19～27%。抑菌測試可知，自製茶樹精油濃度100%組別，抑菌效果為75%乙醇之4倍。本研究研發之自製精油萃取機，可供一般民眾架設家庭簡易萃取裝置參考。

耦合振盪的現象最早由物理學家惠更斯從鐘擺的振盪發現，本研究探討之耦合擺現象即為耦合振盪現象。實驗在長線上掛上兩條細繩，兩繩分別掛上同質量砝碼，再分析耦合擺運動軌跡；分析得一擺擺動振幅增大時，另一擺則會減少。藉改變兩擺間距和擺長發現：兩擺間距影響兩擺振盪週期，兩細繩同長時，週期隨擺長規律增長。在不同數量的擺中，三擺和五擺透過改變多擺的擺長排列方式，發現各擺間的能量會有不同的轉換，規律因此各自有異。除此之外，我們發現彈簧對振盪的影響與棉繩相似，磁鐵在同極和異極時皆呈現明顯左右規律地晃動情形，振盪軌跡和無磁鐵時不同，振盪週期也會變長。上述變因對耦合擺在各擺間的能量轉換有關。

為了瞭解校園中那些螞蟻具攻擊性及攻擊武器有何特別之處，本研究進行螞蟻族群與行為的調查並以顯微鏡觀察其結構。發現多樣擬大頭家蟻（Pheidologeton diversus）是校園中分布最廣且具攻擊性的螞蟻，牠無螫針和蟻酸，主要是以大顎進行覓食與防衛，而且工、兵蟻的大顎構造也不同，為了解其差異對力的產生有何影響，本研究以自製的力學測試裝置及大顎放大模型進行實驗，結果發現：兵蟻的大顎粗短，但有寬大的頭部，產生的閉合力為工蟻的9倍；而工蟻的弧形大顎細長，有較長且尖銳的顎齒，可產生較大的抓力，讓獵物不容易滑脫；另外兵蟻鏟形的大顎，能發揮力學上斜面的作用，可產生較大的切斷力。工蟻和兵蟻運用彼此構造的優勢，相互合作，能有效率地進行覓食與防衛。