第63屆--民國112年

本實驗目的在探討雙珠系統轉動情形，我們以高速攝影機，Tracker分析軟體探討彈力串珠繩長度、彈力串珠繩數目、彈力串珠繩轉動圈數、鐵珠質量、雙鐵珠不同質量、接觸面材質等不同變因下，其開闔週期、轉動圈數、最大半徑及轉動週期間的相關性，並進一步找出雙珠系統運動原理。 由實驗結果可發現，不論是從哪一項變因探討，雙珠系統過程皆符合彈力串珠繩與鐵珠間位能與動能轉換原理。因過程中摩擦力持續作用下，轉動過程中系統總能量也會隨時間而減少。

本實驗以單轉動系統設計，探討轉動座標系對流體中顆粒大小分布狀態的相對關係。不同質量顆粒與流體分子摩擦碰撞而產生的顆粒分布狀態，以及加上不同旋轉系統對顆粒的相互碰撞而造成分布狀態改變的相互關係與作用。 在一個持續且穩定轉速的旋轉座標系統中，流體中的顆粒會因向心力而沿著圓形曲線軌道形成圓周運動，而若將旋轉系統停止，流體的運動將逐漸趨於靜止，而流體中的顆粒則會產生螺旋軌跡運動慢慢向中心聚攏。 本研究應用旋轉系統的不同與液體性質的差異，發現當我們將液體停止旋轉時，其中的顆粒會產生螺旋軌跡運動慢慢向中心聚攏，進而在圓心形成一個圓，而不同的變因對它從旋轉到聚攏所花費的時間與其軌跡和分布面積都不盡相同。

減塑是必行的工作， 由2021年消耗28億杯咖啡紙杯資料中，我們計算出每年消耗約2000公噸的PE，我們以愛 玉子：水 =1g：80ml的比例，以20℃的水用果汁機攪打90秒萃取愛玉凍，透過蔬果烘乾機以50℃烘乾8小時製成愛玉薄膜，以自製的測量薄膜的張力，找出較堅固的薄膜，薄膜厚度經測量為0.004cm。愛玉薄膜具有防水、在100℃熱水煮1小時也不溶化，在烤箱140℃烘烤20分鐘不被破壞、不溶於99%酒精、丙酮、飽和檸檬酸、99%醋酸、飽和小蘇打溶液中，化學性質穩定等特性。透過將高熔點起司煮成起司糊當黏著劑，成功將愛玉薄膜鍍於塔模餅乾上， 在裝熱水的測試中，成功的在1小時後都不滲水，並透過咖啡測試，發現對於熱飲味道的影響頗低，可以成為取代PE膜的環保替代方案。

在「拼組相同剪刀、剪刀組能完全開合」條件下，我們發現若4段臂兩兩等長，則能拼出直線行進剪刀組；若 軸心不在2臂中點，則能拼出弧線行進剪刀組；若4段臂不全等長，則能拼出斜線行進剪刀組。 將弧線行進剪刀組頭尾相拼，形成封閉剪刀組，當其剪刀間形的變化是三角形時，內圈會圍成正n邊形，我們能依此算出在平面中，拼成封閉剪刀組所需的剪刀數量。在彎曲臂剪刀部分，只有當彎曲臂夾角皆相等，且夾角為正n邊形一內角度數時，才能拼成封閉剪刀組，其能在平面中朝圓心、圓周作變動，但不能像直線與斜線行進剪刀組般能無限網狀拼組。 拼組、操控剪刀組能增加面積、體積或折疊縮小，將此應用在太空科技中，能節省運送太陽能板的空間。

近年來，仿幣氾濫的問題引發廣泛討論，日常生活中我們也曾經收過仿幣。本實驗利用真、仿幣的物理性質及聲音的波形來比較它們的差異，希望可以找出分辨真、仿幣的方法。我們測量了真、仿幣的體積、重量及密度，並且利用專業錄音室的電容式麥克風及音頻分析軟體來收集不同的真、仿幣敲擊相同金屬物體所產生的聲波波形。實驗結果發現： 一、物理性質：仿幣與真幣相比，直徑相似、厚度不一、重量較輕、密度有顯著差異。 二、聲波測試：在8.5K(Hz)以上頻率，真幣具有相似的波形與峰值區間、仿幣峰值區間比同幣值真幣低。 三、聲波比其他物理性質更能鑑別真幣和仿幣。

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。

利用手機app、三角函數及Google map做「北竿硬地馬拉松」賽道長度與坡度的測量，並利用Excel將高度與坡度數據做成折線圖，串接成影片讓跑者可以在遠距離就做到北竿硬地馬拉松的賽前準備。透過Google表單統計跑者對於「事先預知賽道高度與坡度」等訊息對比賽是否有幫助，以及跑者對北竿硬地馬拉松「最硬(最難)賽道」、「最IN(最喜歡)賽道」、「最有印象啦啦隊」前三名的排序。

本實驗研究目的是以電化學氧化法降低廢水中的氨氮濃度，藉由使用石墨導電塗層/壓克力電極，改善石墨機械強度低的問題。我們使用導電度計法測量水溶液導電度並計算其氨氮濃度，處理後的廢水濃度符合台北市放流標準，且去除率皆高於75 %，比配置的氨氮溶液高，可知電化學直接氧化法更適合應用於處理實際廢水。本研究的副產物硝酸鹽濃度皆低於1.19 ppb，對實驗影響極小。實際處理廢水時，使用石墨導電塗層/壓克力電極所需的電耗能相較於使用石墨電極減少約93 %，但能和使用石墨電極達到相同的去除率。

竹科為新竹帶來不計其數的好處，卻也造成環境汙染，重金屬汙染就包含其中。重金屬若未經處理就流放會汙染土壤、水質等，影響生態環境。蘚苔是方便取得的生物監測指標，因此本研究以臺灣羽苔作為模式生物，探討不同重金屬種類、濃度對其葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率及細胞壁厚度的影響。根據實驗結果我們發現低濃度的鋅、銅離子對臺灣羽苔的葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率皆有提升，並且找到鋅離子、銅離子對臺灣羽苔有正向影響的濃度區間，而鋇離子、高濃度的鋅銅離子則對植物有相反的影響。細胞壁的部分，低濃度鋅離子會造成細胞壁增厚，而在高濃度時變薄；銅、鋇離子增厚程度則與離子濃度呈正相關。

本實驗使用特殊處理過的苧麻線，開發便捷且可判斷濃度的模組。以簡單、方便的量測方法，利用色素及陰陽離子產物在苧麻線上的層析長度與溶液濃度之關係，有效判斷溶液濃度高低。此模組體積小、藥品用量少、成本低廉，用肉眼即可觀察且攜帶方便。本模組可以用於檢測0.01g/L ~ 2g/L的剛果紅色素溶液、0.04g/L~2g/L的亞甲藍色素溶液、0.01g/L~1g/L的鉛離子溶液、0.01g/L ~ 1g/L的硫氰酸鹽溶液。此簡易且低成本的模組可以降低工廠檢測汙水的成本，進而提高其意願去排出符合環保署標準的汙水。