佳作

從好奇台灣山蘇花(Asplenium nidus L.)生長高度為起點，了解它為鐵角蕨屬 (Asplenium)巢蕨群，能提供其他生物生長空間和營養。孢子囊細胞中環帶細胞平均19.4個，唇細胞平均3.2個，具長柄，分類上為較進化薄囊蕨類。孢子囊開啟角度達180度，甚至達225度，可反轉後彈回。一次彈回氣泡幾乎充滿環帶細胞，二次彈回氣泡數較少，符合第一和三類型槓桿，以費力省時方式進行孢子彈射。室內外生長箱測量孢子彈出時平均角度33.4度，推測加上風力可將孢子彈得更高遠，已測得附生高度達5公尺。孢子彈出後，僅附生植物莖0.1-0.2公分並容易掉落，顯微觀察對附生植物影響小。這些適應環境和利他的方法和智慧，值得效法和學習。

本研究藉調控電源供應器電壓至高壓模組，可輸出不同高壓電，驅動自製以銅釘與銅管構造離子推進器，產生不同大小推力。因推力極小需自製儀器測量，藉檢流計內渦形彈簧與通電後檢流計指針偏轉，製作電磁扭秤量測微小推力。發現驅動電壓(3.7~7.6kV)與離子推進力呈正相關。調整銅針與七枚銅管間距，間距小於0.80cm，尖端放電且推力略為降低，間距介於1.30cm與1.45cm時，轉變為吸力，進一步觀測單一銅管周圍流場，類似電偶極場分佈，說明離子推進器銅針與銅管間距小，視為平行板電場，而銅針與銅管間距大，可視為電偶極電場分佈。最後間距大於1.45cm時，推力驟減為零。產生離子風，通過銅管後的空氣噴流，磁力不偏向證實不具有正負電性，但未經銅管的噴流應帶有正電荷。

空氣喇叭構造簡單，大致上的構造有進氣孔、氣室、彈性膜與出氣管。當內部氣體流動，引起膜的振動，便會發出聲音。而發聲原理十分複雜，構造有類似可產生共鳴的管子，藉由聲音感測器的測量再經過傅立葉分析，分析顯示聲音的基頻與開管空氣柱共鳴的計算結果不同，閉管亦然。而長度改變、管子口徑，皆會影響聲音的基頻。另外，對聲音強度有影響的則有進氣量及口徑。利用壓力感測器測量氣室內的壓力變化，發現壓力變化的頻譜圖和聲音相同，而壓力變化和膜的開閉相關。我們在這個實驗內探究空氣喇叭如何產生聲音以及影響聲音頻率的原因。

本研究從第 53 屆全國科展「羽置今拾」延伸，以將羽毛球收集整齊為此次研究內容與目的。此次成品應用Arduino控制板、超音波感測器與紅外線感測器進行組合，並實際製作出成品。將其過去作品改良，使連桿裝置的摩擦力變小，達成快速拋起動作，並利用馬達、凸輪與彈簧的機械結構組合，使每次撿拾羽毛球的力道相同，便於研究羽毛球的掉落與集球裝置位置。利用紅外線與超音波組合，感測羽毛球將其自動拋起，且使羽毛球能夠準確地掉入自製集球器當中，完成半自動化的撿拾裝置。

三千多年前在尚未有鐵器的輔助下，臺灣史前玉匠是使用那些鑽孔材料將玉石鑽製成精美玉器的呢？研究者透過地緣關係至史前玉作坊---花蓮支亞干遺址進行田野調查，在採集部份植物與礦物後，委託切玉師傅切磨成鑽棒，再運用電動鑽具輔助，逐一進行鑽孔實驗，以了解其鑽玉效果；並透過顯微觀察了解其構造特性，以尋找史前最佳鑽孔材料。 實驗發現，貓眼閃玉、紫玉髓及臘光閃玉可鑽穿臺灣閃玉。而且貓眼閃玉的鑽孔效率明顯比紫玉髓及臘光閃玉好；貓眼玉製作成的鑽棒在鑽玉過程的耗損程度也比兩者低。 透過光學顯微鏡觀察礦物內部的結構，發現貓眼玉礦內部由交錯的結晶纖維聚合而成，是否因此分散外力，並減緩鑽棒的耗損與衝擊，值得進一步探究。

我們撰寫腦機介面程式，用低成本單電極的腦波儀讓智能車移動，實驗後發現專心度會隨著訓練而提高；在過程中看出每個人的腦波好像都不相同，所以嘗試從大量又凌亂腦波信號中萃取到四種有用的統計特徵值，再用近鄰演算法做生物辨識，正確率達到九成七以上，並實做出創新有趣具腦波解鎖應用的智慧家庭系統。此系統運用圖形的mblock、程序的C和交互式的Mathematica等程式語言，特色包含可傳訊息到手機上的緊急救難LINE通知功能和中文語音合成功能。設計出固定式的跌倒偵測和一氧化碳偵測裝置，與整合各種元件的腦波可控智能車，能自主偵測環境指標和災害意外指標並能適時提醒。我們相信唯有探索最難破解的大腦祕密，才能朝向直接用腦訊號控制和意識交流的方向前進。

維持廁所的清潔與芳香是必然趨勢，本研動機就以馬桶沖水時利用水之沖力產生動能，應用同軸轉動來攪動芳香液，芳香分子再次飄動於空氣中，使人感受到芳香的味道。設計主副儲液桶理念設計，及槓桿原理與流體力學、節流閥的控制概念，進而研究出讓清潔劑與水適當混合效果，增添馬桶水的附加價值。 本研究之結果顯示，使清潔劑輕易流入馬桶水中達清潔作用，且芳香機構作用適時攪動芳香劑，維持廁所一定芳香，對整體設計機構符合環保不耗電概念，再清潔效能上清潔劑的稀釋影響了清潔效果，且與其所含的水的硬度與結合度習習相關，綜合研究之各項條件下，以稀釋5倍及10倍皆為良好混合比例的清潔劑。

我們蒐集了10個不同栽培種的小米，並模擬的小米在生長時可能遇到的逆境，觀察小米在黑暗、土壤鹽鹼化、淹水、乾旱的生長情況。結果顯示，小米能在缺水20天的情況下生長，但是卻無法在太潮溼或鹽分過高的環境中生存。此外，我們從中篩選出兩種耐鹽小米與兩種不耐鹽小米，它們在鹽逆境下皆能透過鈣離子來調節小米的抗鹽反應，且在根部皆有過氧化氫累積現象，然而耐鹽小米能透過累積更多花青素、較高的過氧化酶與過氧化氫酶活性來提升耐鹽小米的抗氧化能力，增加其存活率。我們的實驗能夠讓大家更加了解小米，並幫助原住民了解小米生長狀況不佳的可能原因，未來我們將篩選出的兩種耐鹽小米作為種原，期望培育出更耐鹽的小米品系。

自然老師教我們做海底花園的實驗，令人驚訝的是在矽酸鈉水溶液裡，加入一些粉末，竟然可以「長」出像水草的柱體。我們很好奇心，於是便開始一連串實驗。研究結果發現： 一、不同物質結晶快慢速度不同，而不同物質，各有其最適合的水玻璃濃度。 二、結晶的物質加入水玻璃的量越多，長出的結晶物也越高。 三、等量的水玻璃，結晶物質所能長的高度，與水位高度有關。 四、水玻璃遇到酸性、鹼性和中性物質時，產生的凝膠、透光度及黏滯性效果不同。 五、醇類加入水玻璃，水玻璃濃度越高，凝膠現象越明顯、黏滯性越高。 六、可由透光度大小，判斷醇類濃度。 七、利用60%水玻璃，檢測真酒假酒的效果最好！

本研究致力於改善在疫情底下的醫療場所分流機制，減輕第一線醫療人員的人力負擔。利用Arduino模組與臉部口罩辨識技術，串連「口罩辨識、體溫量測、酒精消毒」等三項主要關卡，最後製作出一個集所有功能於一身的「防疫機器人」。 防疫機器人將設置於醫療場所入口，在語音提示下，進行口罩辨識、酒精噴灑與溫度感測，如有突發狀況可與保全人員聯繫。待所有檢測完成後，溫度超標和正常的人會以不同方式進入醫院，降低交叉感染的風險，全面性的守護第一線的人員。 本研究成果能為醫療場所的分流達到「降低人力需求」及「安全」的目標，甚至可以拓展至其他同樣需要分流機制的場域。