第65屆--民國114年

泰雅族的傳統陷阱中，利用重力位能儲存能量下壓後，來捕捉住動物的陷阱，統稱為Rangay。老師指導我們，以Rangay壓鼠陷阱為基礎，設計了多組的實驗來探討其安裝方式及科學原理。實驗過程中，我們熟悉了Rangay壓鼠陷阱的安裝方式，也學習祖先流傳蘊藏在Rangay壓鼠陷阱中的智慧。研究過程中，對於槓桿、力矩、摩擦力、重心、繩子張力、合力分力等物理觀念也有進一步的了解。我們參考前人經驗，突發奇想把Rangay壓鼠陷阱做了些調整，將石板換成了籃子，用來捕捉校園裡的流浪貓。過程中遇到的某些難題，也能利用實驗得到的結果及習得的物理觀念，逐一克服解決難題。最後也多次利用改裝調整後的陷阱，成功活捉到流浪貓。所以我們將它稱為捉貓神器。

市售冰淇淋高脂高熱量，對健康有負擔。本研究以希臘式優格取代鮮奶油，參考義式冰淇淋做法，探討不同糖量、鮮奶優格量、粉狀固形物及吉利丁粉等對冰淇淋的影響。 先自製精密硬度測量儀進行科學測量，並制訂檢驗冰淇淋質地項目：固形物比例、製冰後溫、軟硬度、打發率、抗融性。實驗發現：增加蔗糖量提升滑順度；提高優格量使質地細緻、口感偏硬；全脂奶粉可增強風味和口感；吉利丁粉提升抗融性。冰淇淋質地取決於各成分比例之平衡。 研究建議：乳製品的脂肪4.6%、非脂質固形物12.2%、糖16.1%、吉利丁粉0.4%。製冰冷凍後，媲美義式冰淇淋口感綿密、品質穩定。本研究提出希臘式優格冰淇淋配方，低脂且富含益生菌，大家可依實驗數據，自行調整喜好口感。

本研究將南美口哨陶罐、鳥笛與陶笛(泥哇嗚)的構造與製作原理相互結合，創造出一種新的樂器— — 神奇的陶罐。它可以演奏歌曲，甚至當我們在其中放入一些液體時，配合手勢的開合，可以重現鳥類的鳴叫與潺潺的流水聲等，非常有趣。然而，在嘗試吹奏及創作的過程中，我們發現，將兩個頻率相近的陶罐同時吹奏或單獨吹奏單腔體雙哨陶罐樂器，它們所發出的樂音頻率與頻率發聲器所產生的雙耳節拍頻率，透過音樂編輯軟體進行比對，是完全相符的，所以，我們所製作的陶罐除了能陶冶性情外，更具有影響腦電波的神奇效果呢！

本研究以果園回收的水蜜桃果核製備的生物炭為主題，透過製備條件、吸光值濃度檢量線、電沉積反應去污能力的測試，探討比較生物炭與市售活性碳對離子與非離子污染物的吸附能力，進而為彌補活性炭在吸附金屬離子汙染物能力較弱的缺點，自製電沉積與生物炭的批次反應淨水槽，探討其同時處理離子與非離子污染物的效果。 結果發現，利用雙層陶罐間填充碎木炭提升隔氧性，將水蜜桃果核以高溫 900燃燒 2 小時炭化生成生物炭。生物炭對於非離子染劑吸附能力與市售活性炭相當，而自製的批次反應淨水槽，能由 arduino 連動自動切 換進料，有效降低非離子汙染物濃度。目前積極尋找反應條件以提升離子污染物的清除速度，期待本設備能提供一個新方向，降低廢水處理成本。

本研究探討利用含蚵殼粉的海藻酸鈣晶球去除水中磷酸鹽的可行性。我們設計正向與反向晶球，加入不同重量蚵殼粉，觀察其對磷酸根的去除效果。實驗使用RGB比色法建立檢量線判讀磷酸鹽濃度，自製Arduino微型電導度計，追蹤即時離子變化，數據與EDTA滴定一致。反向晶球（4克蚵殼粉）於50分鐘內達80.8%去除率，優於其他組。Ca²⁺濃度變化為磷酸鹽反應指標，呈先降後升趨勢，初期與磷酸根結合沉澱，後期因磷酸根減少而釋放量累積。推估晶球在1至12小時期間可去除約0.007 mmol/L磷酸根，具後續吸附潛力。另外，透過煅燒法與CO₂排水集氣法反推分析蚵殼粉中CaCO₃純度，約為81.8%。證實晶球具化學沉澱與物理滲透雙重機制，具水質淨化與教學應用價值。

本實驗之研究目的，是利用紅麴發酵製作馬祖老酒後產出的酒糟，探討對於酵母菌微生物在不同濃度和不同溫度的酒糟水溶液的反應與影響。本次實驗中使用3%、4%、5%三種濃度酒糟水溶液，發現 4% 濃度酒糟水溶液和酵母菌反應較快並產生大量氣泡，其次為 3 %，最後是 5 %，表示 4 %時酵母菌微生物較活躍。此外溫控平台以30℃(實際水溫約27℃左右)、40℃(實際水溫約36℃左右)、50℃(實際水溫約46℃左右)三種溫度酒糟水溶液進行實驗時，發現溫控平台 40 ℃(實際水溫約36℃左右)酒糟水溶液和酵母菌反應較快並產生大量氣泡。其次為 50 ℃(實際水溫約46℃左右)，最後是 30 ℃(實際水溫約27℃左右)，表示實際水溫 36 ℃左右時酵母菌微生物較活躍。

雜草被認為是不具經濟價值的東西，而近年來入侵的外來種植物，因為生長迅速且沒有天敵，所以危害了我們自然環境的原生植物，本研究使用稻草與小花蔓澤蘭，將之曬乾 並打碎後過篩出粗纖維，混合石蠟成為複合材料，試驗材料吸附油汙的效果。結果顯示，粗纖維與石蠟混合比例較高的1：3時，因為有更多的石蠟使材料穩固能吸附較多的油汙，稻草組的平均吸油汙量為7.19g，小花蔓澤蘭組只有3.25g，為同比例的稻草組的64.3％，稻草組的平均飽和比為1：3.22，吸附油汙達到最高8.07g，小花蔓澤蘭組的平均飽和比只有1：2.60，吸附油汙重只有4.72g，為稻草粗纖維的58.5%。未來將研究此複合材料應用於生活上的吸附油汙，或利用複合材料在其他領域上來提高雜草附加價值。

本研究取材自科學研習期刊的數學專欄題。 給定一個正整數數列，如果數列元素可以寫成這個數列的某些項的乘積，就稱該元素為這個數列的合項，否則稱該元素為這個數列的質項。 我們將研究聚焦於等差數列，並成功發展出首項為1，以及首項=公差-1之等差數列的合項快速篩檢模式，更進一步發現「首項的冪次模公差的週期性」，對於判斷任何等差數列的合項性質都具有關鍵作用。 我們證實存在「完全由質項構成的等差數列」，也觀察到梅森質數在特定的等差數列中可以作為其質項。 最後，我們修改質數定理，成功預估了首項為1、不同公差等差數列的質項密度。本研究為為理解數列的結構與性質提供了全新的工具與視角。

糖尿病性視網膜病變(Diabetic Retinopathy，以下簡稱DR)是糖尿病主要的併發症，是造成後天性失明的主要原因。我國含有高糖的飲品在年輕族群盛行，可能是造成糖尿病罹患率年輕化趨勢的原因，這是我們中學生必須關心與解決的切身問題。本研究發現牛樟芝萃取物在視力功能上能夠改善糖尿病性視網膜病變果蠅的趨光能力與視網膜電位；在視網膜形態學（morphology）上，複眼結構及光感受器排列可被觀察到由凌亂漸趨完整。在粒線體（mitochondrion）與蛋白表現上，能避免粒線體受損，維持粒線體數量和能量代謝，並降低細胞凋亡(apoptosis)相關指標如cytochrcome c和cleaved-caspase 3表達，同時也促進抗氧化因子(antioxidants)如Catalase和SOD1表達，顯示牛樟芝萃取物具有改善DR的潛力。

現代工業對稀土元素需求增加，主要有兩種來源：稀土礦物的開採會產生大量廢棄物，對環境造成污染；回收稀土元素的主要來源是從廢棄的電子產品，添加有毒和放射性的酸洗液。相比之下，海水中的稀土元素也是個近年正在發展的回收來源，具有潛力的電化學沉積法具備選擇性、低能耗與環保優勢。本實驗利用電化學原理，從低濃度硝酸鈰溶液中沉積稀土金屬，探討不同條件、電極的影響，再以EDTA滴定測定鈰離子濃度變化以計算電化學沉積效率。最後在以氯化鈉水溶液模擬海水測試。 實驗發現，添加25mg硝酸鉀使用表面積大的碳氈、10mA電流電解並攪拌能成功沉積出鈰金屬氧化物，最後成功在模擬淡海水溶液中沉積出金屬，表示其應用潛力。