第63屆--民國112年

漩渦樣態像極了水中的龍捲，生活中有許多水中龍捲的發生與應用。我們想要製造出美麗完整的多龍捲，並且讓它們能自由自在的移動，那麼需要哪些條件呢？首先本研究先從電磁攪拌器產生的水中龍捲了解基礎特性，然後自製小體積的可移動水中龍捲產生器，接著有系統的實驗，依序由移動單龍捲、移動雙龍捲、再到移動三龍捲，逐步探索移動水中龍捲的生成條件與影響因素。實驗結果發現水中龍捲會受到移動速率與彼此距離的影響，移動越慢越有利於生成，而多龍捲之間過於靠近則會有相互消長的變化。值得一提的是，旋轉移動的方向如果與龍捲自轉同向，竟然會讓各種移動多龍捲的生成，全部都有顯著的提升。移動中的多龍捲具有豐富多樣的變化，十分有趣。

此研究針對磁力耦合振盪器進行理論建構與實驗設計，在理論建構中，我們先以彈力作為外力並推導公式，與實驗數據擬合後發現擬合參數極具參考價值。將磁力引入系統並推導公式，發現其與實驗數值擬合效果也極好。融合上述公式與參數後推廣出能描述振盪器運動模式之運動方程式，以Python數值模擬發現，此方程式與數據十分吻合且能產生波包與頻率下降等真實情況，故推論該運動方程式是有一定價值的。在傅立葉分析中發現了簡正模之應用，且當磁鐵初始距離越短或磁力強度越大時，振盪頻率都會有所提升，而初始位移不會造成影響。而本研究的成果將可透過一已知磁性量值之磁鐵求出另一板簧上物質之磁性量值，進而應用到新型機械式磁性雙板簧的懸臂磁力計設計。

我們利用一般裝潢使用測量距離的雷射測距儀，配合理論推導，自行設計實驗方法與步驟，成功地精確測量各種水溶液在室溫下的折射率。透過我們的實驗方法與高中光學插針法測量液體折射率的實驗比較，測量誤差比插針法得到的實驗結果小一個數量級。我們還利用此實驗方法精確測量不同濃度的各種水溶液之折射率，探討折射率與濃度之間的線性關係。我們更進一步測量雙溶質水溶液與不互溶的兩液體，發現其折射率皆具有線性疊加的關係。

閱讀、記憶與理解，對莘莘學子們乃至大眾來說，都是每天經歷著的重要日常。有鑑於此，本研究驗證了一款宣稱能藉由理想的閱讀難度來啟動深度認知歷程，進而提升記憶與理解的字體：Sans Forgetica的效果，以及其設計在中文的應用可能，結果發現無論在英文或中文材料中，Sans Forgetica字體都展現出提升記憶和理解的效果。另外，本研究又根據認知心理學的完形理論，提出Sans Forgetica字體效果成因的可能解釋，並以眼動追蹤技術驗證，結果雖不夠強烈，但仍具參考價值，開啟後續研究的方向。

本研究利用天然花青素作為光交聯劑，成功製作出低毒性的光交聯水凝膠，並可利用3D 列印技術，應用於生醫領域三維支架。 於不同比例的甲基丙烯酸明膠及甲基丙烯酸透明質酸中分別加人花青素或光起始劑 Irgacure2959，並使用365 nm波長紫外光作為交聯光源以製備複合水凝膠支架。 利用NMR、FTIR、SEM及溶脹性、降解性、攀附情形測試，確認分子結構及材料特性分析。體外試驗進行細胞相容性測試，結果顯示加入花青素的光交聯水凝膠對細胞的毒性遠低於添加I-2959的。最後使用3D列印機將花青素光交聯水凝膠堆疊列印成三維支架。本研究顯示花青素光交聯水凝膠未來可成為生物3D列印的原料，應用於組織工程領域。

本研究旨在探討廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之可行性及最佳發酵條件。結果指出石柿（Diospyros kaki cv. Stone）與汙泥分別預加熱後依1：2比例混合，加入改良培養基，調整pH值為8並於環境溫度35°C下發酵為最佳條件。修正岡珀茲方程式擬合結果指出每公克柿皮可產生24.32毫升氫氣（R2=0.9990）。此外，等比例放大之發酵規模倍率與產氫能力呈正相關，若以足量柿皮發酵量產氫氣，可以相近效率大規模產生氫氣。本研究亦根據全臺每年廢棄柿皮量推估氫氣產量，並探討計算成本的方法，結果皆顯示廢棄柿皮發酵產氫具一定可行性。此方法可有效轉換大量廢棄柿皮為再生能源，具高度發展潛力。

本研究探討多霜蠟鼠婦及光滑鼠婦是否具有Thigmokinesis，並且此行為是否與鼠婦的交替性轉向反應有關。在選擇室實驗中，5分鐘內有96.7%，10、15分鐘內有86.7%、93.3%的鼠婦選擇停棲在粗糙表面，且在無轉彎的T字迷宮中，有95%的鼠婦在轉向時會受到粗糙面的影響，且當表面越粗糙時，鼠婦轉彎角度越大，此確立Thigmokinesis與鼠婦的轉向反應有關。我們進一步探討外在刺激的影響，發現有73.3%的鼠婦受到外在刺激後，會產生交替性轉向，且當強制轉彎次數增加，鼠婦的交替性轉向反應頻率也增加，因此證明除了強制轉向次數外，外在刺激與牆面的粗糙程度也是影響轉向反應的因素之一。

我們發現市售濾水器的濾芯有陶土層和活性碳層，從文獻得知活性碳的過濾效果非常好，所以決定深入研究陶土層，開發自製陶濾芯。為了讓陶土能透水，陶藝老師建議可在陶土製作時加入麵粉，高溫素燒後麵粉會在陶土中留下孔隙，陶土就能透水。使用自製陶濾芯過濾檸檬酸水溶液、生態池水、公司田溪水及硫酸銅水溶液並與無過濾的對照組比較，發現自製陶濾芯對於過濾氯化物及磷酸鹽有不錯的效果，而且在較高濃度(10ppm)的銅離子溶液中也具有過濾效果。經過多次陶濾芯製作後，最佳製作方法為揉陶土時一起加入麵粉和鹽，鹽可以控制陶土水份含量及仰制微生物，此外陶濾芯製作成高圓柱狀及燒結溫度降至500度時，都可增加接觸面積和孔隙，大幅加快過濾速度。

有個經典的騎士巡邏問題 : 騎士用馬步移動，每個格子至多走一次，試圖找出最多步。我們定義2x3的矩形方格圖中走對角線為大馬步，2x2的方格中走對角線為小馬步。依照大馬步、小馬步輪流交錯走，我們發現 : 若指定特殊起始點，在(偶數m) x (偶數n)的矩形中可以走完所有的格子。若騎士能將格子走完，本質上非常類似漢米爾頓路徑。其它無交錯的走法(如連續大馬步或連續小馬步)，我們也找出最多步的一般式。本作品的價值在於擴充馬步為大馬步與小馬步，推廣正方形為任意比例的矩形，並用深度優先搜索(Depth First Search，以下簡稱DFS)驗証結果。關鍵論証在於著色法與DFS ，若騎士無法走完，著色法能証明步數的最大值，DFS能讀完圖中所有資訊。結論的一般式紀錄於後。

本研究主要想了解兩互溶流體間形成碎形圖案之機制，並找出實驗證據，經由將不同濃度的染色液滴滴到不同濃度的壓克力顏料溶液上，並使用iphone 8 手機以240fps拍攝液滴擴展過程，得知酒精液滴因表面張力小，而向外流動，且因流體間互溶之緣故，造成流速的不連續性(虎皮紋的流痕)，而在外圍產生不均勻的堆積(島紋)，當堆積過多時，便會發生突破(顯微攝影拍到突破瞬間)，而長出手指，同時堆積會由突破口轉移到手指指尖，當堆積夠多時，指尖又會再分裂出新的碎形手指，如此往復下去，就形成碎形圖案。 此外，碎形手指的圖案，跟利希滕貝格圖極為相似，經使用方格覆蓋法，計算出碎形維度約為1.82，與利希滕貝格圖的理論值1.71接近，確實是碎形圖案的一種。