第64屆--民國113年

本專題研究旨在探討如何將廢棄的寶特瓶回收，並製成可用於3D列印機線材料之可行性研究。首先針對寶特瓶的材料進行了分析，評估寶特瓶的材質、硬度及可收回性。接著將回收的寶特瓶 ，進行加工、裁剪和熔融等步驟製程 ，最後製作成3D列印線材料。本研究探討了寶特瓶其熔點、馬達機械性能等多項關於製造3D列印相關的參數指標，最後，進行研究實驗驗證，利用回收之寶特瓶製作出的列印線材，送入3D列印機進行實際列印。研究結果顯示，將寶特瓶回收並製成3D列印線材料，不僅可以減少廢棄物的產生，也能夠製造出高品質、低成本的線材，有助於促進環境保護的發展。

平時我們總是會在各個角落看到螞蟻成群結隊的行走，牠們依靠彼此的觸角不斷溝通，彼此各司其職，建構出小型社會。深入觀察後，我們發現牠們似乎能夠敏銳地感知光線的方向。讓我們想進一步了解光線對牠們的行進路線是否會有影響，於是，我們展開了一系列實驗，探討不同環境及不同偏振光對螞蟻行進路線的影響。 此次實驗我們選用希氏巨山蟻及大黑巨山蟻分別進行環境測試、習性測試及偏光實驗，藉以探討螞蟻在黑、白兩種路徑上的偏好，以及在生長燈下旋轉偏光片改變不同偏振光，進而探討對螞蟻行進方向的影響。 研究結果顯示，在黑、白兩種環境中，螞蟻更偏好行走在黑色的環境，同時，我們也觀察到改變偏振光會對螞蟻的行進路線產生影響。

澎湖常見的冰花，吃起來帶點鹹鹹的滋味，其鹹味來源？以及長輩的種植經驗「在風大處冰花會長得比較好。」這些疑問，以及文獻中提及冰花能改善土壤鹽化的說法，讓我們針對澎湖鹹水煙的風和鹽度與EC值進行一連串的研究設計 我們得到以下結論： 一、澎湖鹹水煙確實會造成鄰海土壤鹽化，但鹽分多數僅停留在土層表面，且土壤皆呈偏鹼性，應含有可溶性鹽類，建議可透過澆灌改善土質。 二、土壤EC值>3會降低發芽率，初芽週次與最後的發芽率呈現正相關；而鹹水煙確能增加葉片增長速度。 三、冰花的鹽度來源：囊狀組織與葉片內皆含有鹽分。 四、冰花確能改善土壤鹽化，但可透過澆灌至EC值達3以下，輔以部份空氣流動以達更佳效益。

網路搜尋到「一元電池」，因好奇而進行研究；歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究，但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘，更突破性點亮鎢絲燈泡，但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片，經驗證是偽造，但由影片找到實驗元件：硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式；使用三用電表測量電流及電壓，需等數值穩定，才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉；硬幣電池串聯，電流強度未增加太多，但電壓卻呈倍數成長；硬幣電池並聯，電流強度有增加趨勢，但電壓並無明顯差異；NaOH雖是最好的電解液，必須 等未來實驗技巧成熟後，再進行後續研究。 實驗後，應將硬幣恢復原貌，落實實驗倫理，希望往後研究能注意落實。

在台灣芭樂是一種常見的水果，一年四季皆有產量，同時也有報導指出，芭樂是水果內維生素C的含量最多的水果。本實驗針對烘焙珍珠芭樂果乾過程中，維生素C含量流失率作一系列的實驗及研究，並由實驗結果烘製營養流失率最低狀態的果乾，並找出最佳口感的果乾厚度。結果發現維生素C含量的流失率與烘焙時間有正相關，烘焙溫度在70℃以內，脫水率與維生素C的流失率影響較不顯著，接著我們以70℃烘製不同厚度的果乾，請同學試吃後，調查同學對於不同厚度果乾的喜好度，做為未來果乾烘製的參考。

本次研究探討反泡泡在流體中的穩定性及其應用，我們發現： 一、成功次數最高的基礎變因為：水與洗碗精重量比150：1，吸管外口徑寬度0.6cm，入水角度垂直水面90度，吸取水量高度離管口2.5cm，吸管距承接液面高度0.5cm，流量1.59 L/min（流速1.74 cm/s）。 二、在基礎流量下，0.15M的KCl溶液有最高的平均存活時間。 三、0.1M的CaCl2在高流速（1.78 L/min）時有極佳的一致性及存活時間。 四、0.2M的MgCl2溶液在低流速（1.44 L/min）時有最高的平均存活時間。 五、在三種流速下， KCl反泡泡的存活時間與濃度有顯著負相關。 六、在流體中反泡泡的存活時間與正離子價數與的離子半徑有關。 七、利用CaCl2溶液形成的反泡泡取代以靜脈導管注射高濃度CaCl2溶液治療心律不整的可行性。

本研究探討腔體受聲音震動導致開口噴出氣流的現象。實驗以揚聲器播放聲音，使固定於其上的剛體錐形瓶共振，揚聲器與腔體之間並無直接接觸。通過改變聲音頻率、腔體參數（包括體積、瓶口截面積、瓶頸長度），以及揚聲器震動振幅與腔體內外氣壓，研究噴流流速的變化。 研究發現腔體內氣壓振幅超過臨界值時，腔體開口處會噴出一連串渦流環，根據拍攝的影像確認連續的渦流環組成的噴流即為合成氣流(synthetic jet)。噴流流速在聲音頻率與腔體共振頻率相同時達到峰值，並隨聲音頻率偏離共振頻率而急速下降。流速峰值頻率符合修正後的亥姆霍茲公式，且瓶頸長度越長，共振時合成氣流峰值流速越低。本研究為聲能轉動能方面提供新的研究途徑，並有進階研究的可能性。

研發環保材料解決不可分解材料所形成問題，是全球的課題。我們研究目的主要是將果皮模製作成可以在生活中實際應用的複合材料。以火龍果皮為原料利用它的特性滾煮後釋放出果膠，和果皮所含有纖維、白蛋白作用模成果皮材料讓果皮完整的被利用。接著提升果皮材料的整體效果測試乾燥、添加、作用法後發現材料常溫靜置乾燥即可，碳粉可當作強化劑、砂糖可增加材料緩衝性、耐脆性和立體度，交聯作用可以讓材料有更多樣的塑形。為探究它的特性，自製多樣測試方法與裝置進行探究分析。最後根據材料特性製作出大面積薄膜還製作成水果網套、邦提圈更將材料模成具立體度嫁接球和複合多層果皮材料球以替代高爾夫球等，在生活中實際應用。

本研究透過親手磨製岩石薄片及數據化的礦物比例資料，探討觀音火山熔岩的差異與其分化關係。根據相關前人研究得知觀音火山經過五次噴發，共有七種不同的火山岩，比對地質圖於各地層分佈區域尋找新的出露地點共17處，進行田野調查記錄與空拍、採集標本，並磨製岩石薄片共14片，進行岩相觀察與礦物面積比例計算。 本研究觀察到觀音山熔岩有漸變關係，從普通輝石橄欖石玄武岩→普通輝石玄武岩→普通輝石安山岩→兩輝石安山岩→紫蘇輝石安山岩→黑雲母角閃石安山岩，符合鮑氏反應序列。並依據新的田野調查資料，修正觀音山圖資；建立火山噴發歷程模擬動畫；製作立體地形模型以瞭解地質地貌關係，皆可做為日後觀音山地球科學教育的參考。

Rangay是泰雅族的傳統重壓陷阱。泰雅獵人在Rangay陷阱機關中，為了使陷阱運作，運用許多巧思。而為了增加Rangay陷阱捕獲動物的機會，安置陷阱時，用了些物理原理來增加陷阱的殺傷力。我們就Rangay陷阱儲存殺傷力的科學原理重力位能開始探討，觸動機關後的衝擊力及能量釋放也都成為我們探討的主題。過程中我們認識了祖先流傳下來蘊藏在Rangay陷阱中的科學智慧。實驗研究後，我們對生活中的某些現象，也能以相關的物理科學原理來解釋。甚至在語文領域，也發現了與物理科學原理相對應的語彙。我們也利用實驗結果學習到的物理原理，對Rangay陷阱裝設做了些許微調。這是一次收穫豐富的學習，也讓我們更進一步的體會泰雅族的生活智慧。