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第65屆--民國114年

飛天遁地 豆豆先生-探討豆類在微重力及高重力環境的型態變化

本研究以綠豆為主要研究對象,探討微重力環境(<10-6g)對植物種子的影響。結果顯示,綠豆在微重力環境中易形成不定根,回到一般重力後約需8天型態完全回復;輻射環境對綠豆胚莖與胚根長度變化無顯著影響。此外,微重力環境造成不定根形成,推測可能與乙烯產生有關。 針對高重力(900g)環境,綠豆的細胞內澱粉體分佈未顯著改變,但內部機能可能受影響。在酶活性實驗中,不定根率較高的綠豆過氧化氫酶活性降低,顯示微重力對植物內部生理機制有持續影響。而切片實驗發現,微重力可能促進胚內澱粉粒的分佈與儲存形式改變。 本研究系統性探討微重力環境返回一般重力後植物種子的型態變化,為未來太空種子銀行的發展提供參考依據。

「震」「筋」危坐居安思危─強「筋」健骨的重要性

台灣位於環太平洋地震帶上,「向地震學習」是避免再一次發生重大地震災害的不二法門。1999年的921集集大地震中,有三分之一的房屋倒塌。2016年的美濃地震造成了台南維冠大樓倒塌。2024年4月3日的大地震中,有兩棟三角窗建築在幾秒內瞬間倒塌。本實驗主要以三種箍筋以及我們自行研發的一筆柱中柱箍筋進行評估,並利用我們自製的地震模擬器,測試不同箍筋的研究成果。我們發現傳統箍筋最不穩固,一筆箍筋排名第二,柱中柱箍筋排名第三,而我們研發的一筆柱中柱箍筋最為堅固,合理的建築設計與抗震結構至關重要。

傳明酸美白新機制的發現:透過誘導角質細胞自噬作用

已知傳明酸可抑制黑色素生合成達美白效果。實驗以黑色素餵食角質細胞並置於培養箱,模擬曬黑狀況,加入最高500 μM傳明酸處理。MTT顯示傳明酸在此濃度下幾乎無毒性。處理後西方墨點法顯示自噬相關蛋白增加;AO測定出現紅色螢光,顯示自噬酸性囊泡存在,且加入自噬抑制劑後囊泡減少。隨傳明酸濃度提升,黑色素小體蛋白與黑色素含量明顯下降。最後以斑馬魚模擬人體觀察黑色素變化與存活率,結果顯示其幾乎無毒性且黑色素含量下降。總結,傳明酸可透過自噬分解黑色素,達成美白。

青「渣」——論不同種類的堆肥對甜椒生長的影響

本研究旨在探討不同堆肥對甜椒生長及果實品質的影響。實驗分為堆肥製作與甜椒種植兩部分。首先,比較有氧與厭氧堆肥兩種方法的效率,發現在同樣以土壤、果皮為材料的情況下,有氧堆肥僅需13天即可完成。其次,探討不同材料培養土、咖啡渣等對厭氧堆肥之影響,並分析不同品種條紋、吉普賽、日本紅甜椒在不同堆肥作用下的生長差異。 結果顯示,甜椒品種與堆肥種類會交互影響其生長與果實品質,添加咖啡渣的配方E對三種甜椒皆作用良好,吉普賽甜椒施用配方C有較大的果實,施用配方D則有較高的甜度。也觀察到果實大小與甜度呈現負相關趨勢,但堆肥種類能影響此關係。種植甜椒時應該要找到對每個最適用的肥料,以免弄巧成拙。

廢棄物炭化導電的探討

我們在校園取得不要的木頭來進行乾餾導電實驗,比較市面乾餾設備和製作乾餾設備的差異性,再改良乾餾設備及方法和遮光暗箱。實驗發現乾餾溫度超過750度以上,炭化木材都可以導電,連廢紙也可以,實驗結果以檸檬樹炭化亮度最高,檸檬樹乾濕炭化都會成棒狀,但去樹皮無法成棒狀,乾餾時樹枝和粉末填滿乾餾設備,炭化效果最好。自製電池中發現電解液多寡及種類、金屬種類及厚度,隔離膜材質及添加物都會影響到電壓,實驗結果發現電解液以石灰水、電解液愈多、隔離膜用抹布、鋁箔紙厚度越薄,效果最好,最後用檸檬樹碳化磨成粉末自製導電墨水,發現跟膠水種類、比例都有關係,實驗結果以木炭: 膠水=1:1效果最好。

漢行無阻,蜿蜒曲折

從國立臺灣科學教育館《科學研習期刊》的一道題目中,我們開始研究矩形方格的路徑問題,透過對路徑的分類整理,由簡入繁循序漸進,讓我們有撥雲見日之感。 我們從最少轉折數及其路徑著手,延伸到最多轉折數;從利用樹狀圖討論所有漢米爾頓路徑,到運用螺旋(轉90度)或迴轉策略(轉180度),透過其轉彎次數與轉折數的關聯,推得各個矩形方格的最多轉折數之路徑,並找出最多轉折數的公式。接著,我們分析矩形方格中有缺一塊的最多轉折數,利用路徑趨勢的轉角處與起終點,找出缺塊位置的最多轉折數與未缺塊的差異。 最後,我們試圖解出所有轉折數及其代表路徑,並整理其路徑間的關聯性,但其繁雜度又更高了,期許未來能一一解開這些問題。

『蒸』仙!?〜探討仙人掌角質層厚度及刺座與蒸散的關係

本實驗想了解仙人掌角質層厚度和刺座是否對蒸散有影響,結果顯示,刺的長度、數量及密集度與仙人掌的表皮厚度和平均氣孔數有關,刺越長越密集,平均氣孔數越少,表皮厚度越薄。而仙人掌表皮厚度越厚越耐熱,刺越密集越能遮擋光線,可以減少強光的傷害,故刺越密集越耐曬。仙人掌的刺有被紅墨水染色,是由於毛細現象所導致,本實驗中的蒸散量大致呈現有刺大於無刺,而除去刺之後蒸散量下降是由於減少了刺的蒸發量所導致。仙人掌的含水量占其重量80%以上,其莖部有大量的海綿狀組織,可能跟仙人掌針對乾燥環境的適應性有關。蒸散量需要考慮表皮的氣孔總數及表皮厚度,有刺的仙人掌蒸散部位會比無刺仙人掌多,故刺越密集蒸散量就越大。

「塑」戰「菌」決——探討小蠟蟲腸道菌對塑膠微粒的吸附及降解情形

本研究探討小蠟蟲(Achroia grisella)腸道共生菌對塑膠微粒的吸附與降解潛力,成功分離出30株可穩定培養菌株,並針對常見塑膠(PET、PP、PE、PLA)進行吸附與降解分析。結果顯示,菌2與菌5能有效吸附PE與PLA微粒,其中菌5在PLA條件下展現快速酸化與 CO₂ 釋放現象,顯示具備生物降解能力。進一步證實其在無碳源條件下仍能附著塑膠表面,顯示其可將塑膠作為潛在碳源。此外,菌株處理後之PE微粒對水蚤毒性下降,心跳與存活率回升,推測與毒性添加劑去除有關。本研究亦觀察到菌體對塑膠表面具專一性吸附,對金屬顆粒無附著現象。綜合實驗結果,菌株5具高穩定性、廣效吸附與降解潛力,未來可應用於塑膠污染治理與生物回收領域。

問君哪得清如許~探討永續節能自動化水質檢測及淨化的可能性

水質同時受到有機染料與無機鹽類污染,現行處理流程常分段進行,能源又受天候限制。為此,本研究開發一套整合「即時檢測-自動啟動-光觸媒淨化」的太陽能驅動水質清淨機。分別以有機染劑的亞甲藍以及無機鹽類的磷酸鹽(優養化)、亞硝酸鹽(生物毒性)為污染代表,檢測儀使用Arduino以反應試劑的RGB顏色變化檢測,汙染濃度超標則啟動水質清淨機進行降解。清淨機利用二氧化鈦光觸媒來淨化水質,作動結果顯示在光觸媒的作用下,不同的污染物濃度均能大幅下降,達成水質清淨目的。在能源的利用上,採用太陽能板儲能以提供陰天、夜間光觸媒所需的紫外燈電力,有效解決除污的時間及天候限制,達成全天高效水質淨化,符合節能等永續理念,值得大力推廣。

從帝王斑蝶色斑探究色塊排列之熱傳輸機制

本研究以帝王斑蝶色斑為發想,探討不同顏色與幾何圖形配置對熱傳輸機制的影響。實驗以鹵素燈模擬輻射熱源、熱像儀量測溫度分布,再以自製密閉觀察箱觀察樣本周遭氣流,分析輻射、傳導及對流的交互作用。結果顯示,黑色吸熱效率最高,與白或橘色塊接觸時,熱傳導效應使溫差降低,尤其色塊面積小、接觸邊數量多會增強熱傳導速率,接觸邊短時多餘的熱傾向於逸散至環境中,使色塊間溫差下降更顯著。氣流上升則隨顏色吸熱效果提升而旺盛。研究支持顏色與幾何配置對熱量流動有重要影響,進一步推測帝王斑蝶白斑的分布擴大了蝶翅外緣與內部溫差,導致周遭氣流的增強。未來我們期待透過軟體模擬,完善對於帝王斑蝶蝶翅熱傳輸機制的整合與應用探索。