最佳團隊合作獎

「風火輪」是1980年代以前兒童的童玩，將酒瓶蓋打扁穿線的風火輪，是小朋友們很喜歡玩的玩具，在玩的過程中容易發生危險幾乎已被遺忘。本實驗是利用簡單便宜的扳手與節拍器取代昂貴的馬達，釐清隱藏在風火輪中的物理。實驗結果得知『扳手往後、繩子被拉緊』時所產生的”波”，原來是繩子「自然頻率」和風火輪「轉動頻率」相同或接近時，所產生的共振現象。因繩子「自然頻率」和所受張力及繩長有關，故左右繩的共振振幅不一定一樣。轉動風火輪圈數為50圈時，繩子發生共振的時間維持較長、共振時的振幅較大。而繩長40cm時，繩子則不易發生共振現象。因風火輪在實驗過程中其位置會改變，在適當條件下，繩兩端都會產生一個完整的共振波。

尋找用風來傳播種子的植物，探討種子部分與翅膀部分的質量黃金比例為目的，討論種子翅膀面積、質量、重心位置等因素對種子滯空時間、飛行距離的影響，我們用校園中常見的紫葳科(Bignoniaceae)火焰樹屬(Spathodea)的火焰木(Spathodea campanulata )植物，撿取種子進行實驗。 我們發現隨著翅膀面積的增大，種子在空中停留的時間也跟著變久，飛行的距離也跟著變長，但不是無限制的變久、變長。實驗結果顯示，翅膀的面積增加成4倍時，有最久的滯空時間與最長的飛行距離。 利用第一次的實驗結果，我們選取4倍翅膀面積的模擬種子，進行重心位置的改變對滯空時間的影響。發現當種子置於翅膀的中央時，有較久的滯空時間，可能是當重心位於翅膀的中央時，有最大的下降截面積，有最久的滯空時間。

近年來，隨著國人健康意識抬頭，食品以「自然」為訴求，天然抗氧化物質的研究也應運而生，因此有關石蓮花具抗氧化能力之研究報告相繼被發表，但關於其加工特性之研究卻甚少，故本研究之目的主要是探討加熱時間對石蓮花汁液抗氧化活性的影響，以求對其加工特性有進一步的了解，並將其與洋菜結合，開發新的機能性食品。實驗結果顯示，石蓮花汁液具有碘酒還原能力，且其經過加熱處理後仍能保有碘酒還原能力。進行清除DPPH自由基試驗之結果顯示，無論是未加熱或加熱後的石蓮花汁液皆具有高達九成以上的清除能力，故證實石蓮花汁液適用於加熱加工上的應用。將石蓮花汁液應用於洋菜凍試驗中，發現其可提供良好的色澤、非水溶性膳食纖維與抗氧化能力於新產品中。

去年學長姐的作品引發我們的好奇心，因此規劃一連串實驗，尋找易得又實用的茶色染材，以探討染汁色素的不同與最佳應用。在參考資料後，設計的實驗項目如：萃取前處理及測試、濾紙色層分析、比色方法、改變展開劑比例與應用於生活用品。實驗中發現，萃取液的顏色深淺與原料顏色無直接關聯，含有丙酮的展開劑能有效分離茶色染汁，茶色染汁都會被分離出黃橙色的成分，而不同的媒染劑會使染劑顏色多樣化，酸性媒染劑都能使染汁顏色加深。最後我們為多種染汁設計比賽，將他們上色於不同的材料，比較顏色多樣性。經過本研究，除更認識身邊的染材與應用方法，對環保議題也更加關心。希望經由本實驗，提升人們對植物染的興趣，進而推廣愛護資源的概念。

殺菌機在最近幾年來是相當熱門的產品，其中光觸媒的殺菌方法在使用過後不會造成污染，比起其他高溫殺菌方式，使用範圍則更加廣泛。近年來，能源日漸不足，而太陽能則是取之不盡用之不竭的能量來源，所以我們便結合太陽能與光觸媒，以達到節約能源與高效能殺菌之目的。

菟絲子屬於高等寄生植物，危害農業作物，其特殊的寄生方式與其他綠色自營性植物非常大的差異，具有特殊的科學研究價值。菟絲子會產生特殊的吸器（haustorium）侵入寄主體內奪取生活所需的養分及水分。本研究經由現場調查、斷莖及種子培養台灣近年來中部地區頗為猖獗的日本菟絲子（Custuta japonica Choisy var. japonica）與平原菟絲子（Custuta campestris Yunck.）以瞭解其生活史，發現極為獨特的自體寄生及重複寄生現象，日本菟絲子主要是由斷莖傳播；平原菟絲子主要由種子傳播。使用石蠟切片發現兩種菟絲子都會產生特殊的一群分生細胞，稱為刷狀細胞侵入寄主組織連通至寄主維管束奪取寄主水分及養分。

我們利用家庭裡常見的廢棄絲襪，將之回收再利用。絲襪中的耐綸成分可溶於甲酸，經純化、脫色後即可得到耐綸溶液。我們將耐綸溶液均勻滴加於玻片上風乾，得到自製薄板層析試片(TLC片)，可運用於生物及化學實驗中混合物的分離。分離後的物質亦可通過儀器做定性及定量分析。 耐綸的化學結構含有醯胺鍵，我們從早期的科展報告中發現重金屬鹽類易與蛋白質結合成穩定的沉澱物而析出，得知蛋白質因含有大量醯胺基團，能與金屬離子結合成蛋白質鹽沉澱，藉以除去水溶液中的重金屬。我們利用同樣含有醯胺鍵的自製耐綸溶液進行重金屬吸附實驗，期望能夠達到吸附並除去重金屬的效果。本實驗所使用的材料是家中舊有的尼龍絲襪，以達到廢物利用及環保的最高宗旨。

本研究以「自然與生活科技」課本第一冊2-2「水圈」中水的三態變化來證明遠紅外線具有細化水分子團及活化水分子功能。遠紅外線於生活應用上，具有去除自來水中餘氯的功能、活化蔬菜組織、抑制黴菌成長、豆腐滾煮時減少氣孔產生。經由溫變色染料加熱實驗證明，遠紅外線為光能的一種，具極佳的溫熱效應，使香菸煙擴散，減低吸二手煙之機會。本研究也應用「水的三態變化」來量測遠紅外線的相對強度。由水分子團被細化的程度(蒸發冷凝水滴大小)或被活化的程度(水蒸發量)可檢測遠紅外線的相對強弱。

本研究藉由浴室滑倒的例子，結合國小課程「摩擦力」與文獻資料，探討浴室地板、室內鞋和水溶液等三大因素，並交叉組合測量摩擦係數大小，試圖找出最防滑的搭配。研究發現乾燥的環境最為安全，潮溼環境和平滑的浴室地板都比較危險，尤其在佈滿潤髮乳的地板和含水溶液的光亮磁磚地板上，室內鞋的防滑效果有限，不能過度依賴。我們有以下建議：一、浴室採用乾溼分離設計，以減少溼滑的地板面積；二、使用水溶液將增加滑倒風險，使用完畢應沖水潔淨並擦乾地板；三、浴室地板應該使用具有凹凸不平的防滑磁磚；四、慎選浴室防滑拖鞋的種類，以塑膠硬底鞋的防滑效果最佳，紙質室內鞋容易滑倒，需要特別小心，並且不要過度依賴廠商宣稱的浴室拖鞋防滑效果。

「n×n 數字拼圖」的問題主要在研究：「找出把1、2、3…… n 2 個連續整數，依序填入n×n 的正方形方格中，填寫的規則是只能將『下一個數字』填寫在『前一個數字』的相鄰的位置，一直到最後一個數字n 2 填入最後一個方格為止，使單一對角線上 n 個數字總和為最大數的路線圖，並探討其中所隱藏的數學奧密」。 研究者經過實際的模擬與討論後發現：解題的方法應由最大的數字（n 2 ）逆回填寫至1；當n=奇數時，起點座標一定是（2，2）； 當 n=偶數時，起點座標一定是（1，1）或（2，2）；而且它的路線也有一定的規律。單一對角線上 n 個數字總和最大數與 n×n正方形方格之間存在著密切關係。研究者的想法請詳見「肆、解法」。