高中組

石墨烯是新興的奈米材料，其導熱、導電性能極佳，在新一代電子原件的製造上極具發 展潛力。若以傳統方式取得石墨烯十分不易，且在製成後又容易互相堆疊而回復成多層結構的石墨。經進行文獻回顧後發現:石墨烯可藉由化學方法，配置適當分散液，以超音波長時間震盪，直接由石墨原礦剝離進而取得，並均勻分散於溶液之中。此方式之製程較為簡單，且可避免其於生成後又再度相互堆疊。分散液在製程中是較易控制的反應物，適合進一步開發及應用。透過本研究之實驗， 80% N-甲基吡咯烷酮配合37000Hz的震盪頻率，震盪 8 個小時，石墨烯分散液的濃度可達到 246.5665ppm，產率約為 5%，有助於未來工業上的實際應用。 實驗步驟示意圖:

一般來說，水難以帶電。但將高電壓的靜電通入流動的水中時，可以發現水柱散開的現象(圖一、圖二)。為了描述此現象，我們訂出了兩個物理量：散開距離(水柱長)(圖三)與散開張角(圖四)。為了研究此現象，我們做了基本性質的探討與實驗，結論如下。 基本性質探討的結論： 1.電流不改變水流量 2.水柱散開的機制分為截斷與甩動 3.電流與水流量不影響截斷的水滴大小 實驗的變因： 1.通入電荷量(電流) 2.水流量 3.表面張力 4.液體導電度 實驗的結論： 1.散開距離隨著電流增加呈指數下降。 2.散開張角與電流呈高度正相關。

分析日本紋白蝶和台灣紋白蝶間的差異。實驗發現日本紋白雌蝶能反射紫外光，而日本紋白雄蝶及雌雄台灣紋白蝶是吸收紫外光，因此日本紋白蝶的雌雄蝶間在短波光源有明顯的對比。再利用SEM觀察，發現翅膀上奈米顆粒的數量是造成紋白蝶吸收或反射紫外光的原因。 利用氨水及氫氧化鈉溶液清除紋白蝶的奈米顆粒，發現奈米顆粒具有反射400 nm以上及吸收350~400nm的特性。因此日本紋白蝶藉由奈米顆粒數量的多寡形成的明顯性標。 蝴蝶翅膀吸收紫外光的特性，應該與奈米顆粒上的蝶呤色素相關。隨著蝶呤奈米粒的數目增加而提高吸收紫外光的能力，使日本紋白雌蝶反射、雄蝶吸收紫外光，因此容易找到同種異性個體，具交配優勢而成為臺灣優勢蝶種。

現今手機的普遍使用，讓我們不禁好奇手機密碼鎖的圖形。由於現今大部分的人傾向畫點數少又沒有交點的情形，於是我們研究各種密碼鎖(2×3長方形、6個點正三角形、7個點正六邊形和3×3正方形)畫4~6個點合理的種類與有交點的數目多寡。 密碼鎖的兩項訴求使得能畫的情形比較多種，比較不容易被破解： 1.有交點的比率低 (沒交點比率高) 2.合理種類數多(總種類數多) 結果發現2×3長方形、6個點正三角形、7個點正六邊形總種類數皆太少，不適合作為密碼鎖。 而3×3的正方形有交點的比率不但相較於其他上述三者不高，合理種類數也多，難怪現今以3×3的正方形作為密碼鎖。此外，十個點的正星形同時符合此兩種訴求，因此有作為未來新式密碼鎖的潛力。

本研究以臺中1號（TN1）和臺農67號（TNG67）兩種品系之水稻為材料，比較兩品系水稻於25 μM汞逆境處理24小時下之生理及生化反應。兩種品系水稻在汞逆境下，TN1及TNG67水稻根組織內分別累積610 μg/ml及742 μg/ml的汞，根生長速率分別為11%及28%。實驗結果發現抗氧化酶中的過氧化酶(POD)及超氧化歧異酶(SOD)其活性在TN1及TNG67根部皆因汞逆境而上升。而且ROS代謝相關基因POD、SOD、LOX都因汞處理在兩品系水稻中的表現有顯著的差異。以雷射共軛焦顯微鏡觀察水稻在汞逆境下根部組織ROS (H2O2)分佈情形，發現其皆因汞逆境處理而增加，但是分佈之部位在兩種品系水稻卻有顯著的差異。在本研究中，從水稻在汞逆境下的影響與認識，可提供植物在進行汞污染之土壤復育及整治技術的一個粗略模式。

本實驗探討飛蛇在滑翔的過程中，因為身體截面積改變及體態的S形彎曲，在流體動力學上的表現，對滑翔穩定性、持久性的影響。 透過飛蛇截面模型在鉛直集風箱與水平集風箱中以不同角度量測到的鉛直後曳力、升力及後曳力，推測飛蛇張開肋骨、腹部內凹的行為，有利於其滑翔。 最特別的是飛蛇滑翔時的寬長比。一般無翅膀的動物(如飛蛇、飛鼠、飛蛙)會張開四肢及薄膜以增大其寬長比，但飛蛇沒有四肢，反而加大其體態的S形彎曲來增加寬長比，由體態S形立體模型的實驗情況，當其寬長比在1 : 1 ~ 1 : 2之間時，會穩定的滑翔，且水平滑翔距離較長。 而飛蛇滑翔的過程中不斷擺動身體及轉動尾巴，推斷是有助於其滑翔的穩定性及定向性，實驗不易，暫留待續。

我們利用研究台北探空資料、台北地面資料、嘉義地面資料以及校內自行觀測資料，分析並比較個別或相互間的影響及關連。主要分析內容為寒潮通過地面氣溫下降期間，地面溫度和相對濕度的相關性、850百帕露點對地面相對濕度的影響，同時探討地理位置是否影響降溫時間以及地面爆發寒潮期間，高空槽脊氣流和地面溫度的相關。藉由簡單的統計及沿著時間序列前後逐時平移求相關係數的方法，我們得到五點結論。

此研究的主要應用在於提升表面導熱的效率，在一般的發電機中，水蒸氣重新冷卻需要藉由一導熱裝置，而在冷卻水蒸汽的過程中，水蒸氣會凝結在此導熱裝置的表面上，在表面形成一層水膜，阻礙之後熱的傳導，使導熱效率降低，我們的研究顯示當兩極小水珠在超疏水表面(接觸角>140°)上結合時，水珠的表面能會下降，造成多餘的表面能轉為動能，使水珠跳離表面。如果利用此現象應用在導熱裝置上，使水珠不易附著在導熱裝置上，便能提升裝置的效率。我們主要研究此水珠彈跳現象發生的條件；此外，我們將兩水珠結合之間的作用力做分析，並考慮水珠的帶電，建立整個水珠彈跳過程的模型。

台灣中南部登革熱肆虐，而病媒蚊為其主要傳播媒介，因此本研究想找出更為有效的病媒蚊防治方法。我們選擇特定超音波頻率對白線斑蚊幼蟲(Aedes albopictus)做致死實驗。以常見的水桶模擬不同體積與深淺的環境積水(病媒蚊主要孳生源)、超音波傳導器的擺放位置及發射時間作為實驗變因。根據實驗結果發現，體積大小於超音波傳導器可作用的水體範圍下，寬淺的水體較窄深的水體能獲得更高的致死率，且對其他生物影響不顯著。本研究發現以超音波撲殺病媒蚊幼蟲較化學性與生物性防治法更為低汙染、高專一。

本實驗創新之處為不耗能的自然抽氣都可以達到需耗能的強制抽氣效果。為了證明抽氣會減少邊界層厚度而降低阻力係數，進而達到減阻的效果，我們做了以下實驗：壹、在不同風速(wind speed)下觀察圓柱細線擾動的位置，比較層流(Laminar flow)和紊流(Turbulent flow)分離點的位置，當風速愈大時，分離點往前緣發生；貳、利用不同風速比較光滑圓柱、自然抽氣(Natural ventilation)圓柱和強制抽氣(Forced ventilation)圓柱之下的圓柱阻力，並分析阻力係數(Drag coefficient)差異，發現強制排氣小孔圓柱(加引流孔)是五組中阻力係數最小的，實驗證明強制抽氣加引流孔減阻效果可達三成多。