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第65屆--民國114年

環遊世界三六形

大部分的作品都是在研究五方連塊和它的特性,本研究特別以三角多連塊以及六邊多連塊為出發點來探討。一開始,我們針對連塊可以擴充的數量來分析,隨著圖形擴充,發現連塊數量、連接邊、V字角會影響總擴充數。接著,蒐集三角多連塊、六邊多連塊,研究它們的周長、角的數量、內角和等幾何性質,隨著圖形發展,發現平角、周角的數量會影響幾何性質的表現。 最後在n階三角形、n階六邊形中,拿走最少個數並找出規律拿法,讓指定三角多連塊、六邊多連塊無法放入n階圖形內。未來,我們希望在更多指定多連塊下,找出各種規律拿法,讓n階圖形呈現更多規律之美。

以線蟲模式探討代糖調控宿主與腸道菌相交互作用機制

代糖是一種低熱量的甜味替代品,雖在過去被認為對人體無害,近年研究卻發現代糖會引起腸道菌相失衡,有害宿主健康,但其機制仍不明。秀麗隱桿線蟲的腸道上皮細胞與人類相似,且腸道共生菌易觀察,適合探討宿主與腸道菌相間的交互作用。本研究以代糖乙醯磺胺酸鉀(acesulfame potassium, AceK)餵食線蟲,發現AceK在腸道共生菌滅活狀況下,能夠藉由減少腸道粒線體自噬作用、上調抗氧化基因sod-3並增加線蟲體內的H2O2濃度,使線蟲壽命延長;但在腸道共生菌的交互作用下,上述效果皆減弱,AceK反倒促使線蟲腸道菌量增加,因此干擾宿主利用H2O2控制腸道菌量的能力,導致線蟲提早死亡。本研究發現AceK會使腸道菌量失衡,並進一步探討過量的腸道共生菌與宿主競爭AceK並影響宿主生理功能之機制。

四邊形內接三角形的面積

本研究從一道科學班入學考題出發,突破傳統代數解法限制,提出創新的幾何作法,並系統性推廣至更廣泛的圖形。透過將內接三角形分為【點邊邊】,與【邊邊邊】的兩種類型。結合使用 GeoGebra 進行作圖與輔助推理。使用正弦定理、餘弦定理與相似形等幾何原理進行推導。探討其內接三角形與周圍多邊形的面積關係。從長方形開始,逐步推廣與觀察,歸納出面積公式的形式,並進一步應用至其他凸多邊形,建立更普遍性的面積關係公式與解題策略。

麵麵俱到-不同原料取代比例降低熱量之口感探討

全球以麵條為經常主食的人口超過20億,此次研究將利用原料的分析、製作的標準化、以及器材的設計與測量,找出最佳比例,目的是製作出降低熱量又健康的麵條! 自製【延展性測試機】測量自製麵條的彈性與軟爛程度,從嚼勁的口感,自製【咀嚼度測試機】,模擬門牙切斷麵條的方式搭配電子紀錄測量麵條的咀嚼度,從原料分析熱量以及營養元素,綜合以上判斷找出最佳比例! 最佳比例麵條板豆腐50%、黃豆粉20%、麵粉30%結合【麵條感官評測】,綜合評比後高達96 %民眾願意嘗試,獲得民眾青睞! 實驗歸納,最佳比例麵條,吃下相同重量可以減少熱量34.6 %、蛋白質增加82%、膳食纖維增加92 %,且【冷藏最佳品質可保持7天】,我們的麵條低熱量又不造成負擔!

「益」生好友–烏趖趖(oo-sô-sô)的茭白筍

從文獻及農友經驗得知,菰黑穗菌有助 茭白筍成長;但茭白筍含大量孢子時會被遺棄,因此本研究以新鮮和乾燥茭白筍調製汁液,探討烏趖趖(oo--sô-sô)的茭白筍汁能否促進種子發芽及蔬菜成長為主題,結果發現: 1.茭白筍汁可促進小白菜、香菜和高麗菜等種子發芽;秋冬轉作促進小番茄、馬鈴薯、甜菜根的生長,提高甜菜根、馬鈴薯和蘿蔔1至1.6倍產量;春天轉作促進甘薯葉、空心 菜、韭菜、芋頭和木瓜的生長及產量。 2.乾燥茭白筍的汁液有助鼠尾草、甘薯葉和空心菜的生長。 3.實驗組根莖葉剖面皆無黑點,且小番茄甜度較高。 本研究結果能提供農友再利用茭白筍及季節轉作的參考,降低化學肥料依賴與環境負擔,增加作物產量,具環保與促進循環農業之應用價值。

綠意重構:葉綠素鐵對降解亞甲藍的友好新策略

現今有機污染物遍布,在處理有機物的文獻中,FeIII-TAML催化劑配製不易且Fenton反應需在酸性環境下才有較佳的效果。有鑒於此,本研究以葉綠素鐵(將葉綠素a中心的鎂離子取代為鐵離子)取代FeIII-TAML作為催化劑,探討是否能與之有相近的降解效果。本研究探討葉綠素a在不同環境下的穩定性,並評估葉綠素鐵對降解亞甲藍的影響。結果顯示,葉綠素a在暗室中較易保存。50ppm亞甲藍液3mL在反應條件為1000ppm雙氧水3mL、pH=10.3緩衝溶液8mL中,加入葉綠素鐵1mL,9小時後,去除率高達96.6%。本研究證實葉綠素鐵作為降解有機染料之催化劑的可行性,並提供處理鹼性廢水的新策略。

解密K-探討CuSO4+NaI的平衡常數

本實驗想要研究CuSO4與NaI混合反應之平衡常數,首先,藉由CuSO4與NaI不同比例混合後的反應現象,了解反應進行的狀況。接著,分別嘗試測量平衡方程式:2Cu²⁺ + 5I⁻ = 2 CuI(白色) + I₃⁻ 特定物質的莫耳數,以便求出達平衡時,各物質的平衡濃度,解此求出平衡常數。 先後採用(1) CuI沉澱重量,(2)利用I₃⁻與NaOH的自身氧化還原反應,(3) Cu²⁺與 Na2S2O3和I₃⁻與Na2S2O3的氧化還原反應,求出平衡濃度與平衡常數。 前兩個方法,均遭遇困難,目前使用第三種方法順利求得平衡常數約為2×106。

智慧助力-自適應電動手推車系統

本研究針對傳統手推車於上坡、下坡及搬運重物時操作費力的問題,設計一套具智慧感測與動力輔助功能的自適應電動手推車系統。整合雙霍爾感測器偵測輪胎轉速與方向、陀螺儀辨識傾斜角度,以及壓力感測器判斷推拉意圖,可依環境與操作情境自動調節馬達輸出功率。我們建構13項輔助邏輯規則,簡化系統運算並提升反應效率。 實測推動34.5公斤負載上坡時,未啟動系統需7686克重(約75.3N)推力,啟動後降為1167克重(約11.4N),省力幅度達84.8%邀請100位使用者操作問卷,88%認為前推較省力,95%在上坡感受到輔助效果,75%認為下坡時系統阻力可防止滑動。 實驗結果證實本系統具備良好穩定性與實用性,未來可應用於物流推車、長照輔具或電動輪椅,提升操作便利與安全性。

好色之徒—塗色方法研究

本研究以排列組合的矩形表格塗色問題為出發點:「k種顏色,m × n的矩形棋盤方格,將上的每一格塗一個顏色,要求任意相鄰兩格顏色不能相同,共有幾種塗色方法?」首先,從1 × n、2 × n表格開始研究,接著往上延伸至3 × n。面臨複雜度的增加時,我們提出新的分類方式,考量各種情況,推導出遞迴關係式後,再以矩陣對角化的方式推導出3 × n塗色公式的一般式。在研究4 × n表格的塗色公式時,我們提出以「行」為單位的分類法來推導其塗色方法數公式,再以矩陣的形式呈現。後續透過觀察原有矩形表格分類,延伸探討頭尾相接的環形表格,推導出1 × n 和2 × n的環形表格塗色方法數公式。

Banana「波~內納」-運用非破壞性電阻抗法檢測超音波催化效果之研究

本研究探討以電阻抗作為非破壞性檢測指標,評估芭蕉與香蕉的成熟度,並分析超音波對澱粉酶活性催化之影響。傳統品質分析多為破壞性,本實驗以LCR儀測量水果在不同成熟階段的等效電路的並聯電阻(RP)、並聯電容(CP)、串聯電阻(RS)及總阻抗(ZAB),比較在有無超音波發射下的變化。實驗結果顯示,隨成熟度提升,RP 與ZAB值穩定上升,超音波實驗組百分比上升幅度較大,推測其加速澱粉酶催化作用,促進成熟;芭蕉因果皮較薄,反應更顯著。本研究顯示超音波具催熟效果,電阻抗可作為成熟度評估依據,具智慧農業應用與自動化品質監控之潛力。團隊亦設計超音波催熟箱,供業界與家庭參考。