第65屆--民國114年

本研究探討翠葉蘆薈汁液對植物生長的影響及其變紅現象的成因。實驗結果顯示，翠葉蘆薈與中華蘆薈汁液皆能抑制黴菌生長，且翠葉蘆薈在促進綠豆發芽與水生植物（霓虹水竹草、左手香）生根方面具潛力。 觀察到蘆薈汁液變紅後，進行顯微鏡分析，確認變色細胞為保衛細胞。為了了解變色的原因，進行多項變因測試。結果顯示：單獨的氧氣、加入酸鹼反應、金屬接觸及溫度皆無法造成明顯變色，唯有「 在氧氣環境中的照射紫外線」時，才會誘發汁液快速變紅。此外，臭氧氣體亦能在短時間內促使翠葉蘆薈汁液變紅，顯示臭氧可能為促使色素反應的重要因素。

我們在生活中有許多共振現象，如：盪鞦韆越盪越高、樓梯旁的欄杆因為風而晃動得越來越快，發出震動的聲響，基於能源轉換，進而開發一款風能共振發電機組。研究分三大部分，首先研究發電機與馬達的科學原理與構造，其二以工程設計軟體RHINO進行3D建模，並導入流體力學的渦漩觀察，能在風場中提升發電效率；其三探究機械結構與風能共振的影響因子，阻風筒、支柱高度、擺盪時的支點比例，達系統效能最佳化。綜上所述，本研究為設計一款提升單位面積發電產能之風力發電機組，透過專題式方法將國中及高中的科學知識進行垂直整合，從而實現創新的綠能科技產品，兼具工程設計及設計藝術學養，具有培育發展綠色能源基礎人才。

本研究探討乘法賓果雙人對戰遊戲的設計原理與對戰策略。 探討問題與獲致結果如下： 一、正整數1～c兩兩相乘所得乘積總個數，找出計算公式。≤500只有7個c恰可組成正方形棋盤。重複的乘積，其最大質因數≤𝑐/2。 二、由棋盤邊長n和m數連線，可計算出棋盤各位置的賓果組合數量、及可與之賓果的位置數量，且可判斷合適的m值。 三、按照數字大小排列邊長≤6的完美棋盤，都是先手較占優勢的不公平棋盤。對戰策略包括：取得棋盤中央位置、選擇平方數、賓果係數較高，考慮可連跳乘積數的相關性質、倍數位置分布等。 四、設計公平棋盤並用不同方法驗證。 五、編寫程式，找出可排成較大正方形棋盤的數，且模擬隨機對戰，找出雙方勝率，以驗證棋盤的公平性。

本研究探討黑水虻三至六齡幼蟲在水中的適應情形，經解剖發現可浮性黑水虻幼蟲因具有較高密度的微氣管分支更能適應水中生活但脂肪分布較少。實驗得知五到六齡幼蟲在水中一周存活率平均為81.2%，其水中排氨含量達0.1mg/5ml。在水中的運動表現較低，餵食熟地瓜葉比生地瓜葉增重90%。以黑水虻處理豆渣水可減少35.6%的二氧化碳排放量及減少豆渣濾液蛋白質含量66.67%，黑水虻幼蟲增加25%蛋白質含量。建議優化豆渣濾液處理應用模式如下：篩選五到六齡可浮性幼蟲投入廚餘濾液發酵槽中二次飼育，未來可製成高蛋白比的黑水虻產品；不可浮幼蟲則另外製成高脂肪比的黑水虻產品，最後經黑水虻處理的廚餘廢液進一步轉化為酵素液進行各類應用，進而推動環保及循環經濟之宗旨。

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。

本研究共實驗11種金屬當電極片，電功率的效能最佳是鎂片和碳片，過程中發現電極片材質會影響電壓，而電解溶液種類、電極片間隔、面積和浸泡範圍，則會影響電流量，間隔越小或面積越大，電流值越高。木炭和鋁罐、鐵罐或鋁箔紙可以用來簡易造電，以鋁箔紙最佳，但實測卻電壓不足，推測是鱷魚夾太多的緣故。因此利用鋅片和銅片可焊接的特性、鎂片和碳片發電效能最佳，分別進行串並聯實驗，而金屬電極片有著體積小、不易變質、能長久保存的特性，特使用3D列印機印製電池外殼，多次改良，以鎳片代替電線，開發出串聯5個並聯4組的防災電池，實測手機充電，歷時457秒，共43毫安時(mAH) ，約有5％充電量，本研究已有實體成品，可以直接應用在生活中。

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。

本研究深入探討奇異海蟑螂（Ligia exotica）的生物學特徵及食性行為。從出生到成熟需經歷約18次退殼，耗時約200天。其繁殖行為極具特點：雄性找到即將退殼的雌性個體進行交疊，一旦雌性退「後段」殼，雄性便開始進行多次交尾，接著雌雄分開，雌性便會退去「前段」殼以便於抱卵，抱卵大約需20天。 此外，奇異海蟑螂並非潮間帶的清潔者，雖然單一食物情況下少量攝食腐屍，但並無有效機制能找到腐敗屍體，且在周圍有濕綠藻情況下，會以綠藻為食。此類海蟑螂通常棲息於高潮帶的潮濕岩石下，受到濕度、綠藻分布及潮水變化的影響，活動範圍隨之變化，冬季高潮帶潮濕且綠藻豐富，較少移動位置；但夏季時高潮帶綠藻乾死，會迫使海蟑螂在退潮時往中低潮帶移動。

本研究主要是以磁力特性與齒輪傳動原理為基礎，再透過資料蒐集、影片觀察與3D建模分析，並設計及製作零件可拆式之 磁性齒輪，可隨著各種圓心角的變化放置磁鐵和鐵質層進行實驗，依照各種放置物的分布不同，而呈現特定的旋轉比例關係。研究包括同軸性磁性齒輪、徑向式磁性齒輪，又可分為平面式與立體式，同時也研究磁性齒輪應用於生活中的可行性，例如：利薩如曲線等。 設計分析上我們採用3D建模分析法，以及實際測量磁場來修正建模理論，加上實作上的考慮，而設計出轉動圈數比較穩定的磁性齒輪。 在實驗上，我們利用強力磁鐵，配合適當的鐵質層，以及找出磁性齒輪的對稱性組合，設計出穩定圈數比的磁性齒輪對於產品的性質及應用表現非常滿意。

本研究提出一套基於貝茲曲線的手寫圖形向量化系統，透過自動節點擷取與分段擬合機制，在降低點位數的同時維持高度幾何保真，本研究整合了自創的線段向量與曲率特徵處理演算法（SVCFP）能自動分割手繪筆劃並擷取關鍵節點，搭配最小平方法（LSM）進行高效貝茲曲線擬合，整體流程建置於網頁互動介面，可即時繪圖並獲得向量化結果。研究結果顯示，相較於傳統工具，本研究在控制點數上平均減少約84.6%，最高可達90.8%壓縮比，同時僅犧牲較少精準度情況下（BMND分數平均變動約 28~36分），仍能保持流暢準確的輪廓重建 ，亦適用於大量或即時處理情境，如數位手寫輸入、字型設計與圖形分析等，為圖形向量化提供一種高效率、低冗餘、視覺保真且實用價值高的解決方法。