第50屆--民國99年

本實驗主要是探討如何製作有效的防火塗料，使其達到環保又省錢的利用。 我們利用拜拜後燃燒剩下的金紙灰燼，來當作防火塗料的主材料並使用不同的黏著劑〈例如：膠水和白膠〉與金紙灰燼混合，塗在實驗用的冰棒棍上。經由設計九組不同的實驗，我們發現到純粹的冰棒棍在酒精燈上燃燒，平均約8秒即起火燃燒；若在冰棒棍表面塗上金紙灰燼加上各種不同的黏著劑所製成之防火塗料，其起火燃燒的時間均有明顯的延後。實驗結果也顯示不同的先後順序之塗料塗抹製程，其防火效果，也會有明顯的差異。 我們為求能獲得更佳的防火塗料，選用學校實驗室中的碳酸鈣及碳酸氫鈉藥品作為第二主材料，將藥品混合金紙灰燼與黏著劑作為防火塗料，使用碳酸鈣藥品的實驗結果顯示防火功效並不如膠水加上金紙灰燼來得好；而且意外發現使用碳酸氫鈉藥品加上膠水混合，產生縮合之化學反應，其產物有如一團橡皮筋球，無法作為塗料使用。 這次的實驗讓我們知道，像金紙灰燼這麼平凡無奇的東西，竟然也能發揮這麼令人意想不到的功效，實在奇絕！

我國每年約產生13萬噸廢輪胎，經年累月堆置於掩埋場、回收場及棄置於空地或山谷，可能高達百萬噸，不僅造成掩埋場負擔，環境衛生(如蚊、蟲鼠類滋生)嚴重破壞，並引發公共安全(如堆置廢輪胎引發火災)。為解決廢輪胎造成日益嚴重之環境及公安問題，產、官、學、各方面皆思考如何使廢輪胎再生或再利用，如輪胎翻新，做為燃料、防波體、公路防撞護欄及路堤等，其中以土木工程中之邊坡工程所消耗量最大。 本文首先對擋土牆種類介紹並進行廢輪胎擋土牆穩定分析，利用STABL6軟體進行穩定分析並做廢輪胎擋土牆之模型且透過成功案例進行驗證及對混凝土擋土牆及廢輪胎擋土牆進行合理經濟分析，以期對廢輪胎擋土牆在工程上之應用有更深一層的瞭解，進而提供未來設計廢輪胎擋土牆之參考。

從一個競賽題給的數列{d2(n)}出發，在四十九屆的科展已證明該題。本屆由數列{d2(n)}折線圖形發現該數列的遞迴並引用降階發展出更簡潔的通項表達式。 設n=(ak-1ak-2ak-3…ai…a2a1a0)，d2(1)=1；當n≧2則 d2(n)=1+Σ|aw-aw-1| 本研究的主要成果在於對該數列{d2(n)}做了一般化的探索：奇偶性、重新|討論區間極值存在唯一性及數列{d2(n)}在正整數中的分布。 同時，對原數列{d2(n)}推廣，定義出廣義的數列{dp(n)}，觀察數列{dp(n)}折線圖，引用gp(n,1)結構發現廣義的數列{dp(n)}遞迴：dp(n+sxpk)=dp(n)+hp(j,s)。其中，1≦j≦p，1≦s≦p-1 ，(j-1)×pk-1≦n≦jpk-1。 本研究也利用不等式發現hp(j,s)範圍：0≦hp(j,s)≦p(p-1)/2+1 。 最後，對於數列{ }的各種性質都推廣到一般化的結果。在網站「整數數列線上大全」的資料庫中，沒有我定義的廣義數列(截至2010年6月05日為止)，因此，這個作品可說是目前在推廣該競賽題數列方面，最新的研究。

我們想了解鐵皮屋溫度、室內溫度以及溫差發電之間的關係，先直接測量鐵皮溫度，得知「鐵皮面積大小不會影響表面溫度」。接著，我們釘製大小不同的模型鐵皮屋，分密閉及通風兩種條件，得知密閉比通風室溫更容易升高，室內採取通風有助於室內降溫的條件；而室內體積小，室內溫度升或降都比室內體積大的效果來得明顯。 我們又在鐵皮浪板內面加裝散熱風扇模組，實驗結果：讓風扇向地板方向吹，則有助於熱空氣與冷空氣對流，能夠降低室內溫度，使鐵皮溫度和室內溫度產生較大溫差。我們再加裝致冷晶片散熱模組連接三用電表，實驗得知鐵皮浪板表面溫度與室內溫度溫差越大，產生的電流、電壓也越大，於是再將鐵皮塗上黑色塗料以增大溫差，最後，再增加晶片散熱模組串聯，結果顯示電流、電壓均有明顯增大，我們可以利用這樣的太陽熱溫差來產生電能。

在地狹人稠的台灣，停車位不足，常讓駕駛人在尋找停車位的過程中常讓駕駛人分心而肇事，停車位的狹小也考驗駕駛人的停車技術。樂高公司NXT機器人的超音波感應器可以用來測量物體的距離，而且NXT的伺服馬達可以很精確的由程式控制轉動，所以便想用樂高機器人來模擬汽車，探究自動路邊停車的奧祕。 經過不斷的觀察與測試後，終於能以模擬車模擬自動停車，雖然功能與人工停車較差，需要較大的停車空間。但若能提升超音波感應器功能，配合程式修正，相信一定可以提升自動停車的功能。

在『油』的事件紛擾了一陣子後，我們將焦點轉回家裡常用的植物性油脂，研究最貼近生活的這個部分。內容主要是從油質老化試紙、酸鹼滴定測酸價、分光光度計測量光吸收度與自行設計的光敏電阻油色偵測裝置，去瞭解加熱時間與油質變化的關係。結果顯示：長時間加熱前後，橄欖油酸價都維持最高，但油色加深速率最慢（圖一）。不飽和脂肪最多的葵花油，酸價增加、油色加深速率最快。但只要添加維生素E，就可以蛻變成安定的油質（圖二）。高溫下，蔗糖在油中不到三個小時，變成焦油、黑碳，也使酸價、油色急遽升高、變深。油色是油質變化最明顯的證據，我們自創的光敏電阻油色偵測裝置，效果與高價位的分光光度計相近，能有效的偵測出油質的變化。

蝦蟹殼中有幾丁質，重?約佔三分之一，本實驗以蝦蟹殼做為原?，經清洗、粉碎後，再以鹽酸去碳酸鈣與氫氧化鈉去蛋白質處?後，最後再經高濃度氫氧化鈉去乙醯化，製造出幾丁聚醣，由於幾丁聚醣如溶於酸中可以得到比較高的正電，所以我們嘗試將幾丁聚醣溶於工研醋中，進行水果保鮮的測試，並找出最佳的保鮮條件為：0.5g的幾丁聚醣溶於工研醋中(使用2.5ml的工研醋配成50ml的水溶液)，對於桔子、木瓜、棗子有比較好的保鮮能力，至於橘子與香蕉則有加速腐敗的情形，還有對於柳丁的保鮮能力無法看出。最後又仿照市售PE保鮮膜的方式，嘗試做成幾丁聚醣/PVA薄膜進行保鮮的測試，發現製成薄膜的保鮮能力並不理想。

本研究用LED取代「電解質實驗」的鎢絲燈，來分辨水溶液為弱電解質或非電解質，發現黃光LED的效果最明顯，而最佳適用條件為溶液濃度低於0.01M，電源電壓在3.0V~4.6V之間；並利用此特性，配合「減量實驗」的設計，可達到減少實驗藥品浪費的目的。 此外還對溶液的導電性加以研究，發現(1) 離子運動快慢情形：H＋＞K＋＞Na＋，OH－＞Cl－＞NO3－；(2) 溶液溫度上升電導度不一定增加，還要考慮電解質的解離情形；(3) 溶液離子濃度越高導電性越佳。 最後利用LED及溶液的電導度特性，來改善國中課本中「酸鹼滴定實驗」及「反應速率實驗」的觀察，以電導度的變化來了解電化學反應的進行，並進一步設計了「運算放大器電路」來呈現變化，以利教學上的實際操作。

我們飼養觀察五種以雞屎藤為寄主植物的天蛾，發現飼養羽化的成蟲和圖鑑上的照片不一樣。於是單隻分盒飼養觀察幼蟲至羽化約250隻，搭配拍照與錄影，詳細記錄生活史，再比對圖鑑、國內外網路資訊，並請教專家，終於確定台灣的蛾類圖鑑中膝帶長喙天蛾及平帶長喙天蛾幼蟲的資料有誤。由於這五種天蛾的分布範圍和發生期重疊，卵至成蟲也很類似，甚至每一種幼蟲的體色都有多種色型，不易分辨，因此我們製作幼蟲、蛹與成蟲的簡易檢索表以方便辨識，及設計「天蛾幼蟲金字塔」來協助分辨各齡、各型的幼蟲，並找出圖鑑及網站關於這五種天蛾的幼生期、成蟲翅紋特徵、寄主植物、在台分佈敘述有誤與缺漏的部分，嘗試提出修正與補充，且架設網站及舉辦推廣活動。

自製的「零漬靈」與市售Cyberclean商品，用不同的實驗來做一系列的比較，發現自製的「零漬靈」吸附塵土的效果較佳，呈現中性，且具有能夠耐清洗之特性，不含一些額外添加之螢光劑、防腐劑及殺菌劑。自製的「零漬靈」除了能夠吸附灰塵，在生活上可應用於：替代板擦，並有良好的操作特性，不會造成筆灰飛揚的問題，這是老師們的最愛，且可以重覆利用，其整體效果不遜市售之商品。