第63屆--民國112年

近年來，人們每年丟棄的寶特瓶數量遠超過被回收的數量。塑膠汙染影響了每一個生態系統，所以寶特瓶回收利用是一個巨大的挑戰。因此，本研究以寶特瓶材料－聚對苯二甲酸乙二酯（PET,Poly(ethylbenzene-1,4-dicarboxylate)）作為有機金屬框架（MOF, metalorganicframework）中有機框架的連接，並將MOF合成中常用的有毒溶劑－二甲基甲醯胺（DMF,Dimethylformamide）替換為純水，除了能對環境友善外，更提供了資源重複利用的途徑。另一方面，本研究以PET進行一鍋化的方法來合成具高度生物相容性的MOF材料－MIL101(Fe)（MIL,Materials of Institute Lavoisier），並應用於近年來蓬勃發展的皮膚性生醫產品，以細胞毒性試驗、抗氧化試驗、抗菌能力、及選擇性吸附測試來證明其有作為皮膚性生醫材料的潛力，以及擔載皮膚保養藥物維生素E 來評估其作為保養品載體的能力。

近緣皺蟹Leptodius affinis是一種小型的潮間帶螃蟹，主要棲息在有沙且上面有石塊的區域，以蛻殼成長，夏季蛻殼較頻繁，繁殖季在4-9月，具有固定的挖沙模式，會先在沙上爬行，碰到石頭，便背靠石頭，利用步足來回挖掘，並利用螯推開沙子，使自己沿著石頭下緣進到沙內。但牠們並非隨時都能進行挖沙，當沙子沒有淹水時，頂多僅能半個身體進去，也就說退潮時在沙內的近緣皺蟹應該都是有淹水時就已經進去，等潮水再漲上來時，才可能爬出來活動。那為什麼要挖沙且又讓自己被石頭壓著呢？我們發現有幾個重要原因：1.受海浪影響小；2.環境溫度穩定；3.可躲避天敵及彼此間相殘；4.可遮光；5.退潮時，沙內不但保有較多水分，且正好可以緩衝石頭的重量。

這是截至62屆科展為止，第一件研究水平尾鰭在水中運動行為的科展作品。 歷經長時間努力終於研發出能模擬海豚利用水平尾鰭的擺動在水中向前游動的「機械海豚」，更進而研發【水中推進力/升力測量儀】，成功以「重量」形式呈現水平尾鰭在不同變因下所產生的推進力及升力，透過「推升比值」精準檢視其前進能力。 研究發現水平尾鰭的擺動速度、面積、形狀都會影響其在水中的前進能力，有趣的是尾鰭擺動得越快，不見得會越游越快喔！ 最後研發的【水流檢測儀】可環景無死角地看出水平尾鰭擺動時的水流變化，小檢測球的設計更是讓水平尾鰭後端的4個漩渦完美地呈現在眼前！證明水平尾鰭的擺動會製造渦流降低前進的阻力以提高前進的效能。

大葉桃花心木為校園常見樹種，本身具有毒性，鮮少被回收再利用；四環黴素為汙水常見之新興汙染物，對人類健康與生態穩定造成威脅。生物炭是將木材或枯死的植物，在高溫下以無氧方式加熱裂解，作為土壤改良物質或吸附劑，為低成本、多孔且富含碳元素材料；過硫酸鹽（peroxymonosulfate，PMS）具有超強氧化性，產物毒性較低，廣泛應用於去除水中有機污染物。 本研究以各種溫度（300~900°C）將果殼燒製成生物炭，用於吸附四環黴素溶液，探討活化不同濃度PMS降解效果，得出最佳條件為300°C生物炭添加於0.01mM之PMS。並將表面改質為鐵磁流體，催化PMS具有回收再利用的永續概念，實際投放人工淡水和魚類養殖水體中，提供快速簡易的淨化水質方法。

本研究探討「三面骰」機率，由直徑厚度比(R/d)入手，製作不同R/d骰子111種各擲300次，計33300次，繪製機率與R/d關係圖。側面機率100%的R/d界線為0.52，0%的R/d界線為8.15，33.33%的R/d範圍為1.86至2.10，三面機率相同時三面面積1:2:1。再分別以面積、環形、球體理論建模，發現理論趨勢與實驗相符(P<0.001***，R2=0.9185)。 另發現其他物理量亦影響機率，進行「投擲高度、初速度、初角速度、恢復係數」為變因的實驗，擲18000次，顯示各參數對機率的影響。於是參考文獻並建模骰子動力理論，精確計算骰子的最終面，但實驗上骰子各面為何仍存在機率呢？我們發現機率來自參數的微擾，而各骰子對微擾的敏感度不同，進而提出骰子對微擾的「解析度」概念，評估骰子的公平性。

太陽能是永續乾淨的能源，但由於太陽能光電板的溫度每上升1℃會使發電功率下降約0.35~0.5%。在台灣夏天高溫炎熱，導致發電功率下降許多。我們開發了一組太陽能板散熱系統，透過適當的管路設計導引冷水，不僅有效地降低太陽能板的溫度，避免其光電轉換效率下降，更同時得到溫熱的用水。 經由本研究使用小型的太陽能板搭配金屬管製作散熱模組來評估，若以0.1L/min的流速，可將流過的水至少升溫10℃，若能放大到20 坪屋頂所能安裝的太陽能板面積，可產生約3528公升、40℃的溫熱水，足以提供標準家庭一日之用水，並且由實驗證明本研究設計的散熱模組，可實際將太陽能板進行降溫，改善輸出發電功率的下降百分比達20%。

本研究進行鄉野調查，以簡易水質測檢儀檢測水質，改良蝦籠、手撈網、攔截網、誘餌、拍照觀察進行水生動物分布調查，並設置自製改良舟通魚道進行研究。依據鄉野調查結果，大屯溪水質變差，魚蝦數量減少；水質檢測結果，大屯溪流域在大屯橋以下呈輕度汙染，其他區域則無汙染；大屯溪共設置16處高度100~450cm的攔水壩，其中有12處設有魚道。依據水土保持設施常見通道分類有8種魚道，設置魚道可降低洄游障礙，部分攔水壩落差太高，未設置魚道，形成水生動物洄游斷點，尤其第4攔水壩以下與以上區域，魚種減少6種、總數減少75％、生物多樣性降低0.42、豐富度降低1.38；設置自製改良舟通式魚道發現，短時間上下游水生動物變化不大，因此須長時間設置。

本研究係運用多項式擬合技術，表示出股價的年週期循環特性及趨勢，製作出可顯示個股股價年週期循環趨勢的應用程式。 先觀察市面上常見的股票技術分析，接著用Octave進行研究，最後運用Python製作出包含使用者介面的應用程式，並將分析結果量化及輸出，本研究將此應用程式稱為「股價年週期循環技術分析應用程式」。

本篇主要在探討三角形內多圓連續相切的幾何問題，並將狀況依序分為二、三、四圓，其中完整分析出正三角形及等腰三角形的分割線段長比，而任意三角形則於坐標化後才討論。過程中為更進一步探討任意數量分割圓的性質，我們將三角形其中一頂點置於原點上觀察，以此發現並證明了所有圓心會共同一條拋物線、雙曲線之漸近線通過分割點且垂直底邊、存在公切圓且此圓會過三角形頂點等幾何性質。 此外為求分割點坐標，我們利用內切圓的相關性質得出兩迭代公式，以此解決了原題的一般化情形，而在延伸討論中，我們探討了分別與雙邊及單邊相切的圓，前者為文獻中的「馬爾法蒂問題」，後者我們則是分析「分割中心」的存在性及其所在位置。

2050年淨零碳排的目標，全球積極發展再生能源維持充足的能源供應。本研究以廢棄光碟片製作特斯拉渦輪，學習大自然黃金螺線改良；分別以空氣及水兩種流體，比較渦輪轉速效果，轉子採用螺線數量：0條、2條、4條或6條，分別搭配0度、10度或20度入口角度。氣源壓力為1.00kgw/cm2時，採用4條螺線，搭配0度入口，轉速為1735RPM，相較特斯拉渦輪轉速746RPM，轉速提升133%；水源壓力為0.50kgw/cm2時，採用4條螺線流道，搭配10度入口，轉速為657RPM，相較特斯拉渦輪轉速381RPM，轉速提升72%；透過黃金螺線引導，可有效提升低壓流體的渦輪轉速。以氣源帶動渦輪成功驅動輪轂發電使LED燈照明；並對鋰電池進行充電，展示特斯拉渦輪發電效果。期盼可以發展成小型發電裝置並應用。