第63屆--民國112年

本研究主要是以Arduino為核心，製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式，我的好朋友是桌球校隊，他希望擁有一台自己的桌球練習機，但是市售機器很貴，於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門，使用 3D列印製作機身，再以手機藍牙App控制練習機，能發出不同速度的直球以及左右旋球，最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式（發遠身球及隨機出球功能）。穩定度的測試結果顯示：直球落點和左、右旋球皆穩定；選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能，兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點，可作為桌球校隊訓練設備。

本研究探討二氧化碳可以取代氧氣，當作空氣電池運作的氣體，並透過碳粉改質增加吸附二氧化碳的效果，提高發電效能，以研發鋁/二氧化碳電池。設計封裝灌氣的電池盒，測試在不同氣體環境中的發電效能；以蛋塔型電池比較不同碳粉的發電效能與其二氧化碳吸附力的關係；用微波膨脹脫層法和植物色素、化學吸附劑進行碳粉改質。研究發現在少量氧氣時，CO2可以做為空氣電池運作的氣體；備長炭、活性碳適用以化學吸附劑改質，石墨導電性佳，微波脫層後吸附CO2效果和導電性都更加提升，是做電池的好材料。最後研發平板型抽取式鋁/ CO2電池盒，在持續提供二氧化碳下，可驅動小型馬達，且能讓LED燈發亮達12小時。二氧化碳電池可同時將二氧化碳吸附與發電。

「康威生命遊戲」是一款在1970年由劍橋大學數學家約翰•康威（John Conway）發明的單人遊戲，由棋盤構成的細胞組成，可以模擬邏輯閘元件，並且可以構建簡易計算器。 研究者在建構加法器和減法器的過程中，發覺手動放置電路元件非常耗時費力且容易出錯。為了解決這個問題，研究者決定開發一個能自動擺放元件的程式，以節省布局和放置元件所需的時間。參考了電子設計自動化(Electronic design automation)的概念，使用Python語言結合康威生命遊戲的應用接口模組，開發了一款自動電路布局程式。只要輸入邏輯電路的布林函式，就能自動設計、布局和放置元件，大大縮短了製作邏輯電路上的時間成本。因可直觀地展示訊號的傳遞和邏輯閘的運作，也有助於學生理解邏輯電路的運作原理，應用於教學。

巴拿馬病是由尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）透過分泌毒素，引發香蕉植株死亡。目前無有效防治手段。以植物萃取物作為病蟲害防治手段為現代非農藥防治策略的重要發展方向。本研究以肉桂酒精萃取物，在抑菌測試結果中，發現具抑制尖孢鐮刀菌生長的功效，結果呈現濃度及時間相關性，最低有效濃度介於30～35（mg／ml），藥效時間可持續至少八天，效果的穩定性不因高溫高壓環境處理而受影響。萃取物主要成分為香豆素。此外，使用五種經濟作物進行對植株的毒性測試，在有效濃度下，不影響其生長。另外，也發現對於玉米反而有促進生長的效果。本研究證實，肉桂酒精萃取物具抑制尖孢鐮刀菌的功效且在有效濃度下不影響作物生長，甚至可能具有促進生長的效果。

如果一醒來，就有一顆熱呼呼的太陽蛋在盤子中等你，多幸福啊！於是懒得早起的我們想自製自動煎蛋機。首先我們先研究太陽蛋的美味祕訣是220度煎5分鐘，接著再分析人工煎蛋的動作，以人因工程的概念，參考魯布•戈德堡機械結構原理，藉著懸吊繩機構，將煎蛋區分為九大步驟。分別為1倒油動作、2止油動作、3敲蛋動作、4倒蛋液動作，5回收鋁箔滑梯動作，6滑板鏟蛋動作，7槓桿盛蛋離鍋動作，8平移蛋後斜板入盤動作、9撒胡椒動作。且利用熟悉的骨牌驅動機構完成此連續且自動化之機構，最後藉著滑輪機構而能手動回收落下的骨牌，且利用定位點機構，將骨牌放置在定位處，使整體煎蛋機機械能重複下一循環動作，確實達成生活應用之實質功效。

聽說壽山鐘乳石的形成需要上千年的時間，因為學校的壽山鐘乳石探洞活動讓我們想深入研究鐘乳石的形成過程。我們在水溶液課程中學到了鹽水結晶的過程，也實地探索測量猩猩洞與天雨天財洞，觀察紀錄地形地貌、鐘乳石形狀、洞內生物和溫濕度數據，提出鐘乳石形成過程的形狀差異進行實驗。我們從網路與課本上選出了多種粉末調配水溶液，有石灰水、小蘇打水、生石灰、醋酸鈉和鹽水做滴漏實驗，觀察表面結晶的過程。接著利用陶土做基底模擬鐘乳石形成樣貌，發現小蘇打水容易在表面上產生結晶。最後利用石膏滴漏在不同形狀的陶土表面上，發現流動速度快時會產生流紋、流動速度慢時會產生波紋，找出影響鐘乳石表面紋路的各種因素。

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度，故自製藍曬燈箱進行實驗；為客觀表述藍曬圖的品質，以色差儀測量，發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好，並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質，而與吸水性、彈性等較無關；感光液在第二天、燈管亮數多時，藍曬圖效果較佳；定色劑以食醋效果最好；並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大，表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

本研究設計雙層葉片風力渦輪機，並使第二層葉片吸收第一層剩餘風能，提升發電效率。由於渦輪機葉片運動模式複雜，因此將實驗分成兩部分，首先去除渦輪機旋轉的因素，測量前後機翼改變攻角、間距及方位角情況下的升力，經實驗分析下洗氣流效益最佳處，為攻角於12度、間距1.5倍弦長、方位角-15度處；第二部分實驗測試雙層葉片渦輪機發電效率，當兩層葉片間距為1/4螺距（90度）時，兩層葉片應於夾角90度有最大效率，但減去下洗氣流方位角-15度，夾角75度對應效率最佳，經風洞實驗得相同結果。經效益分析，兩層葉片渦輪機效率提升四葉葉片的三成，一層葉片佔渦輪機總成本10-20%之間，可見本設計具備提升效率及降低成本的特性，未來具有高度前瞻性。

科展中黏菌的研究屈指可數，關於共生菌的研究更完全沒有，是一個充滿未知的領域。本實驗探討黏菌及其共生菌的關係，我們的實驗對象為針箍絨泡黏菌(Physarellaoblonga)和它的共生菌。其中針箍絨泡黏菌(A)帶有3種共生菌，針箍絨泡黏菌(B)帶1種共生菌。研究結果顯示我們研究的原生質體針箍絨泡黏菌(A)其中一個共生菌Paraburkholderiatropica和國外細胞性盤基網柄菌Dictyosteliumdiscoideum 身上的共生菌同屬，且以不同方式影響黏菌的食物。經過一系列實驗後，發現針箍絨泡黏菌會篩選對生存有利的共生菌，每種被攜帶的共生菌具有不同功能，我們認為針箍絨泡黏菌的共生菌會彼此分工合作，影響黏菌生長。

本研究採集三種絲狀藻，包含鞘藻(Oedogonium sp.)、剛毛藻(Cladophora sp.)、和黑孢藻(Pithophora sp.)，利用這三種絲狀藻來製作藻紙，採用的製作程序是『採集原料→曬乾(或不曬乾)→漂白(或不漂白)→加熱(或不加熱)→打碎(不同時間)→抄紙→取出壓乾』的各種變化，製作了超過119張的藻紙，並和市售的影印紙比較外觀、重量、厚度、透光度、吸水性、吸油性、抗張力性、耐折性等性質，認為藻紙的品質不會比一般的手工紙不好，如果可以針對製作原料和製作程序多作試驗探討，一定可以做出品質非常好的手工紙張。利用絲狀藻為原料來製作紙張，除了減少樹木的砍伐，而且因為製作的過程不需要為了溶解木質素而使用鹼液，可以降低對環境的影響，是值得推廣的一種造紙原料。