第65屆--民國114年

我們歷經觀察、設計、測試與改良，終於研發出能模擬鴨子雙腳蹼足交替划動、可穩定前行的「第三代機械鴨」。 我們還研發【推進力測量儀】，成功量測鴨蹼划水所產生的最大推進力，並運用 Tracker 軟體分析實驗影片，比對結果高度吻合，證明此測量儀為一個非常可信的實驗工具！ 研究中發現蹼足的材質、面積、厚度、划水速度皆會顯著影響推進力表現! 而鴨脛長度與兩蹼夾角亦會影響機械鴨划行的穩定性與效率。在實驗中模擬小鴨列隊划行行為，驗證列隊划行有助於省力推進。 最後利用自行研發「波動感應儀」裝置讓我們以視覺化方式清楚理解鴨蹼划水在不同深度造成的水流動態特徵，是本研究的一大創意與突破。

本研究設計一款低成本的微型霍夫曼電解水裝置及氫氧燃料電池，僅需約20～30毫升的電解液，除了完成各種電解變因的探究，也準確量測法拉第常數及亞佛加厥常數 。 因應綠色永續，收集電解產生的潔淨能源氫氣，並研究增加電池放電效果，包括電極直徑、碳棒淬火次數、電極距離、電解質種類與濃度、添加活性碳粉等，充電5伏特，時間5分鐘後負載馬達轉動20分鐘達4倍使用時間。進一步利用太陽能作為電力來源，以此為單電池串聯3個電池可提供約5.6V電壓，使紅光LED持續運作15分鐘以上。 利用電解法，可回收溶液中的重金屬銅離子，免去強鹼的使用，回收率的探究發現通入的電流強度愈高、溶液溫度愈低或添加螯合劑，會造成回收率下滑。

本研究透過結合局部敏感雜湊（Locality-Sensitive Hashing, LSH）與知識圖譜（Knowledge Graph, KG）以改善檢索增強生成技術（Retrieval-Augmented Generation, RAG）在檢索的時候難以在精確度與效率之間取得平衡的問題。透過使用LSH 將資料分桶，接著利用知識圖譜進一步篩選資料，以提高檢索的精確度與效率。 實驗結果顯示，結合知識圖譜與LSH後的系統，在精確度（precision）上可達到91%，相較於VectorRAG 的84%提升約8.33%，與GraphRAG的96%則僅有5.21%的差距。此外，本系統在檢索時間上較GraphRAG降低了95.38%。由此可以證實，透過結合LSH及知識圖譜能在保持高精確度的同時，顯著提高檢索效率。

本研究的目的為使用回收處理後的農業廢棄物製成薄膜，並且以取代含塑化劑、需非常大量時間才能被環境分解的塑膠保鮮膜為目標。本實驗以蝦殼中的幾丁聚醣為原料，並在其摻入不同重量百分濃度的樹葡萄皮萃取液，製備薄膜後進一步對樣品進行特性的檢測。 我們採用ISO 22196方法測試薄膜的抗菌活性；DPPH自由基清除活性測試薄膜抗氧化能力，以及將其放入土壤進行降解能力的測試。實驗結果發現含20%萃取液之薄膜在各項特性測試中表現皆最佳，除卻顏色較深可能無法達到美觀需求外，其能達到的保鮮效果具有最大的潛力。

本研究利用鳳凰木相剋物質，探討其對萵苣與大花咸豐草種子萌發及生長的影響，期望發展天然除草劑。研究動機來自於外來種大花咸豐草入侵嚴重威脅農業生態，本研究採用甲醇萃取、相剋物質粉末及葉片枝條粉末，透過室內培養與田間試驗，評估不同濃度對發芽率、胚軸、胚根及植株生長的影響。結果顯示，鳳凰木萃取液（1～5%）顯著抑制兩種植物的萌發，粉末處理則提高植物死亡率。本研究選取鳳凰木主要相剋物質試驗，綠原酸與鞣花酸抑制效果最佳，槲皮素較弱。研究指出，酚酸類為主要抑制因子，具備萌前與萌後的雙重抑制效果，其中萃取液與粉末可抑制萌發，而粉末分解後可能釋放養分促進後期生長，為天然除草劑的開發提供新思路。

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。

本研究分為兩階段實驗，實驗一欲探討改變氣壓與溫度對瓶中模擬造雲的影響。利用鹵素燈控制環境溫度、以打氣機改變瓶內氣壓，以光感應器測量光線穿過模擬雲氣的照度變化，探討模擬造雲的光學厚度變化。研究結果發現，氣壓較大和溫度較高時，產出模擬雲氣較多。以實驗數據提出經驗式，其中以改變氣壓對光照度下降之經驗式有最佳擬合結果。本研究提出之模型經驗證，最佳可得6.91%之誤差。 實驗二則在瓶中模擬金星大氣，改變氣壓和溫度，觀察模擬雲氣的變化。研究結果發現模擬金星大氣產生之雲氣較地球大氣多，且氣壓越高、模擬雲氣較多，在剔除極端值後，經驗公式之R2值可達0.99；而氣溫越高、模擬雲氣較少。實驗二之模型驗證結果佳，誤差為0.46至22.34%。

本研究探討各變因對活性炭吸附鐵氰化鉀與甲基藍能力的影響。我們以自製光度計取代價格昂貴的分光光度計進行實驗。實驗結果顯示：莫耳濃度愈高，透光度愈低；活性炭對甲基藍的吸附效果優於鐵氰化鉀，且吸附量隨濃度增加而提升；活性炭質量愈多，透光度亦愈高；溫度升高則會降低吸附能力。此外，應用活性炭吸附色素的原理製成色譜，並結合紮染技術染布，展現科學與美感融合成果。本研究以透光度與莫耳濃度的關係為分析依據，並探討兩物質的化學性質與吸附原理，期望為吸附應用提供實驗依據與啟發。

此研究探討正多面體(柏拉圖立體)再進行截角(truncation)和截半(rectified)的情況下，觀察其所形成的截角截半後的圖形變化，即其中一種阿基米德多面體的生成方式，並利用Geogebra電腦軟體模擬繪製，藉此來協助我們觀察並計算截角截半後的圖形周長及表面積，並分析其前後圖形比例之關係。

滿足如下遞迴關係的數列，我們給出豐富且新穎的結果： 𝑎𝑛𝑎𝑛−3−𝑎𝑛−2𝑎𝑛−1=𝑘， 它可以轉換成四階線性遞迴式，研究過它的科展作品皆使用特徵方程，我們則從遞迴關係式去推導，手法更簡潔更得到： 1.它是整數數列的充份條件。 2.當固定𝑛，以𝑘為項次，則形成的數列為多階等差數列。 新的結果有： 1.研究項次推廣的遞迴數列： 𝑎𝑁+𝑅𝑎𝑀−𝑅−𝑎𝑁 𝑎𝑀=𝑘， 它可轉換成若干個線性遞迴數列，我們還發現將前述若干迴數列，統整成用單一個數列表示的方法。 2.探討一般化的數列 𝑎𝑛𝑎𝑛−3−𝑎𝑛−2𝑎𝑛−1=𝑘， 條件設定請看說明書。我們得到一些初步成果。 最後應用本作品的結論，解決某科展作品未解決的問題。