第63屆--民國112年

本研究目的在於開發一款能夠自動撿取乒乓球的類掃地機器人，針對以下變項進行實驗研究，並歸納出最佳的製作要素： 一、 滾筒篩選繩使用5mm線徑的彈力繩 二、 滾筒篩選繩中心到中心的間距為40mm 三、 滾筒篩選繩中心距離地面的高度為10 mm 四、 推動輪速度設定為PWM=80 五、 感測器偵測的距離設定為42公分 六、 讀取HUSKYLENS辨識框中心的X座標，導正推動輪方向。 最後運用 Arduino 整合 AI 影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測，撰寫程式讓乒乓球撿球滾筒判斷乒乓球並導正方向，製作出可自動撿取乒乓球的類掃地機器人。

血跡試劑通常利用氧化還原反應，檢測樣品當中是否含有血紅素，現行卡斯特－梅爾呈色試劑成分為還原酚酞，並以肉眼判讀試劑是否由無色變為粉紅。因其呈色易與血液樣品混淆，本研究改用Python、OpenCV、numpy進行試劑呈色之飽和度分析，輔助判讀試劑變色變化，並以食用色素靛藍、亮藍取代酚酞，製備顏色變化不同的血跡檢測試劑。結果顯示還原亮藍顏色無明顯變化，而還原靛藍則可取代還原酚酞進行血跡鑑定，且試劑顏色判讀為紅色變為黃色或無色，不易與樣品混淆。在反應速率測試中，還原酚酞與酒精以體積1.5：1混合；還原靛藍與酒精以體積1：1.5混合，試劑靈敏度最佳，偵測極限分別可達10-4與10-3的血跡樣品濃度。

近年台灣漏水問題頻繁，每滴水都格外珍貴。我們無法解決水管破裂造成的漏水，但是我們可以改善校園中常有人忘記關水龍頭或漏水未維修的情況，減少水資源嚴重的浪費。 本實驗使用Web:Bit開發板連接電腦偵測到的數據，發現漏水偵測電極的材質與結構都會影響偵測漏水的敏銳度，透過塑膠片磨砂處理與選擇黏貼間距適中的銀箔導電膠帶效果最為良好，以此條件進行實際水龍頭漏水實驗，Web:Bit會將漏水感測之結果傳送至LINE，可即時警示回報，進而得以改善或維修。 本研究已達成有效偵測漏水，利用Web:Bit將漏水感測之結果傳送至Google試算表，可以長期記錄學校各點之用水狀況，透過大數據分析學生用水習性，希望未來此裝置能廣泛應用於各場所，為節能減碳永續環境盡一份心力。

本研究探討外加電位差變化對含羞草觸發運動的影響機制。我們發現含羞草葉齡會影響電阻變化量及閉合速率。使用9V以上外加電壓能使含羞草產生觸發運動，電壓越高能使閉合速率加快。長時間外加電位差刺激時，閉合會產生延遲現象，刺激時間越長閉合反應越慢，恢復時間也會延長，並影響鄰近葉片的閉合速率。外加電位差刺激會使葉片從負極到正極閉合，具方向性，推測電子流可使細胞膜外產生電中和，導致去極化產生動作電位，並引發離子通道開啟，使葉枕細胞水分釋出葉片閉合；長時間刺激造成延遲現象可能與通道持續開啟讓膜電位無法恢復有關。我們發現靜電也會引起觸發運動，且與葉片距離遠近會造成不同的閉合情形，推測與葉枕細胞的電子分布改變有關。

研究校園樹種的類胡蘿蔔素含量及萃取方法製成的自製光合色素天然洗髮精。以分光光度計測量類胡蘿蔔素的濃度且計算含量，發現垂榕向陽葉的類胡蘿蔔素含量最高1.01(mL/100g)。經丙酮萃取再以4M氯化鈉溶液鹽析後，可得最高類胡蘿蔔素含量1.70(mL/比對照組增加39%的類胡蘿蔔素含量，能替代二次萃取的丙酮。以 LED燈光照垂榕，發現以藍光1600lux連續光照24小時/日後，可以達到最高類胡蘿蔔素含量變化率58.69%。以校樹 萃取出的類胡蘿蔔素加茶籽粉製成的自製光合色素天然洗髮精，經自製洗髮試驗裝置洗髮後，測量出洗髮水的導電度，發現去除模擬人體油脂量大於市售洗髮精，TDS279ppm，pH5.96呈弱酸，可維持人體皮膚健康，天然環保且成本低、製備容易，未來可應用至洗手乳。

本研究自製模型屋、自製空氣清淨機、自製燒香拜拜神器，線香在拜拜神器內燃燒隔絕外部對流以降低汙染物對室內影響，利用空氣品質檢測器，檢測 TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10，共6項濃度變化。實驗結果如下：49 ％民眾有燒香，燒香是重要祭拜儀式。燒香與汽機車汙染物濃度不同，且差異很大。拜拜神器清淨速率：TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10線香燃燒完後，大約清淨2分鐘達到室內空氣品質標準，線香支數：可以清除燃燒3支香的污染物，建議燒1支香主要是HEPA過濾網更換成本較高。過濾網耐用度：每燃燒50支香後，平均濃度CO增加43.57PPM、CO2增加94.83PPM、HCHO增加0.045PPM、TVOC增加0.53PPM、PM2.5增加9.06μ g/m ³、 PM10 增加 13.11 μ g/m ³。成本：燃燒 200 支香計算每支香燒香成本 4 元。

本研究希望透過測試安全帽結構提升其吸收撞擊力能量能力，以期增加日常生活經常使用的安全帽之安全性。而根據過往經驗，我們選擇具彈性的橡膠墊、刮泥板及受力時可變硬且吸收衝擊力的非牛頓流體，以及作為改變安全帽結構的實驗材料，並在文獻研究後自行設計出縮小尺寸的安全帽結構模型（後文稱測試模型），與模擬安全帽遭受撞擊的裝置來進行實驗。從實驗結果與影像軟體分析及動、位能相關公式分析可知，橡膠墊、刮泥板及非牛頓流體對測試模型吸收衝擊力能量有幫助。我們也以此為依據討論將橡膠墊、非牛頓流體加入真實安全帽的可行性，期望以此研究對生活有實質性幫助。

校園鄰近海邊四周環海，長期與海共存共榮，現今海洋污染仍日益嚴重，過去行之有年的淨灘活動，展現對於愛護海洋環境行動與心意。除了落實ESG全球永續發展裡「E-環境永續」的目標，讓淨灘除海廢的活動，不再只是將海底塑膠污染轉成陸地上的空氣汙染外，而是能真正落實循環經濟的精神”讓污染源變成能源“別讓淨灘活動的用心變成二次污染的轉移。 將廢棄物轉製成SRF（Solid Recovered Fuel），運用在地資源為資材“轉廢為能”淨灘後塑料進行分類，與在地濱海植物透過破碎磁選，製成固體再生燃料取代燃煤、減少化石原料及燃料開採。並加以均質化形成單一性的燃料，同時也能解決農廢和海廢的問題，以循經濟的概念，取代過去線性經濟的慣性思維，可說一舉數得。

幽靈竹節蟲（Extatosoma tiaratum ）是澳洲引進的外來種，在臺灣已經廣為飼養，若逃逸至野外，是否會大量繁衍，影響生態環境？本研究探討其在台灣的適應與防衛方式，結果發現幽靈竹節蟲在環境的適應性方面，可食用多種果樹和本土植物；風吹時身體會隨風搖擺，融入所處的枝葉環境中；在生存策略方面，幽靈竹節蟲主要採取有性生殖、孤雌生殖為輔的繁殖方式，卵會偽裝成種子以增加孵化率。其防衛方法有剛孵化時會擬態成蜘蛛蟻、若蟲擬態成蠍子、雄成蟲擬態成大螳螂，此外雌蟲會偽裝成帶刺的枝葉等。其體色也能隨著所處的環境改變以融入環境中。若幽靈竹節蟲若逃逸到自然環境中，可能對芭樂等果樹產生衝擊，於相關的飼養與管理，須儘早謹慎因應處理！

這次科展主題是「毛」起來吸油，本研究主要探討人類頭髮的吸油特性，在不同情況下影響頭髮吸油量之因素的研究情形。為了要確保研究過程的準確性，我們在同一研究中使用同一批頭髮，並且自製「頭髮清洗儀」、「頭髮烘乾箱」、「吸油包投放器」。 研究發現，頭髮的特性之一就是親脂性，所以碳氫化合物會黏在上頭，頭髮表皮的毛鱗片因酸鹼、溫度等因素而合攏或張開，而毛鱗片之開合程度影響頭髮吸油量，經過研究發現，用暖風吹乾的頭髮吸油量可以達到原本重量的5.6倍，毛鱗片在高溫和鹼性環境下會讓鱗片張開製造更多的吸附空間，利用此處理方法製作吸油包，使之實際運用於家中廚房廢油清理或水面上汙油吸取。