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佳作

利用三棘鱟稚鱟鱟殼作為應用材料之評估

目前,三棘鱟已被列為瀕危物種。在美國,藥廠為了保育野外的稚鱟族群,會以商業化模式進行人工飼養和放流復育,以利生物資源的永續。本研究先以DMSO進行稚鱟鱟殼成分的萃取,再進一步探究能否將其應用於抗氧化和抑菌之可能。此外,由於鱟殼能吸附水分,且當中的螢光物質能與銅離子結合,因此,實驗也利用了鱟殼碎片做為吸附汙水中銅離子的濾材。結果顯示,稚鱟鱟殼萃取液具有良好的抗氧化特性、同時也具有抑制大腸桿菌生長的效果。此外,鱟殼也能有效地吸附硫酸銅溶液中的銅離子,並且利用金屬螯合劑(EDTA)溶液清洗後,讓鱟殼可重覆使用淨化水中銅離子。總結,應用稚鱟鱟殼做為生物材料,以人工飼養除能延續物種永續外,還能兼顧商業應用達到雙贏。

金門起霧日與聖嬰現象之關係探討

三四五月是金門的霧季,濃霧經常伴隨西南風產生,過去曾有研究者嘗試分析濃霧產生的規律性,但似乎未能有實質結果。過去研究顯示,聖嬰(特別是東太平洋聖嬰)可能會促發秋季時西太平洋-南中國海鄰近區域產生順時針風場的高壓環流,其影響會持續至隔年春季。我們推測這個環流導引的西南風與海溫變化,很可能會影響金門地區濃霧的產生,然而,就我們所知,過去並沒有研究針對金門地區濃霧現象與聖嬰現象、海溫、風向間的相關性進行探討。本研究證實上述變項間是具有顯著性的相關性,亦發現,當東赤道太平洋海水的水溫在秋季時有明顯的上升(聖嬰年)時,半年之後(隔年春季),金門的起霧天數會變得比往常還要多10到20天。

見『微』知『塑』

本研究首次大規模作中部地區海水、海砂(土)、牡蠣及文蛤微塑膠定量及定性研究,探討變因、自製可普及化的螢光顯微鏡實驗設備及找出日常可去除微塑膠的方法。 以自製設備搭配解剖顯微鏡取代螢光顯微鏡,作為微塑膠螢光染色檢測。以FTIR檢測中部地區微塑膠種類以PE及Nylon為主。海水微塑膠含量變因為海流及風;地區因地形阻隔及人類活動影響微塑膠含量。海砂(土)微塑膠含量跟海水沉積、人類活動及土壤吸附力有關。牡蠣中微塑膠變化和其生長趨勢及海水微塑膠含量成正相關。文蛤微塑膠含量和養殖池養殖方法有關。 文蛤以鹽水吐砂可減少微塑膠;用餐時將油層撈除可去除微塑膠。針對海水上層撈除及在溪流製造泡泡牆產生向上水流,皆可讓微塑膠引導去除。

我最出色

藉由實驗將科學知識與原住民傳統手工藝技術相結合。植物染布的歷史悠久,製作方式十分天然環保,本研究選用原住民用於染布的傳統植物「薯榔」做為染劑來研究。 本實驗發現以生豆漿為助染劑,清洗後布掉色不明顯,表示助染劑確實能幫助布料上色,而且使用溫度越高的薯榔染劑,染出的布顏色越深。再來使用媒染劑確實能使染布固色,使用不同pH值的媒染劑,布料會呈現不同顏色,例如鹼性澄清石灰水使布料近褐色、酸性醋使布料近黃色。布料浸泡染劑與媒染劑的順序以兩者分開先後使用較佳(先薯榔染劑,後媒染劑)。若染布髒了,以洗衣精當作清潔劑為佳,因為染布能維持原本色澤。最後,染布的晾乾方式以陰乾為佳,才能讓布維持原色而不易褪色。

自動機電控制拉張結構平衡桌

本研究利用開發板Micro:bit與拉張結構,製作可自動平衡的桌子。我們依桿弦相對位置,將拉張結構分為兩種,並且探討這兩種拉張結構的平衡與承重力。依照結構承重能力均勻與否以及結構是否容易達成平衡,採用型二拉張結構(指弦在上面,以桿支撐整個拉張結構)為自動平衡桌的主體。自動機電控制的程式部分採用決策樹的邏輯策略取代數學上的繁雜運算,達到自動調整伸縮桿,取得桌面平衡,並期望可延伸到生活上相似環境下的應用。

校園蒼蠅虎~雙帶扁蠅虎(Menemerus bivittatus)的生態調查和步足仿生設計

我們在校園裡的樹皮下發現雙帶扁蠅虎,發現牠的捕食、求偶、蜷縮步足姿勢非常特別,以顯微攝影進一步鎖定研究牠的步足,發現步足上有許多剛毛及細毛,並有尖端倒鉤和尖刺,讓雙帶扁蠅虎可以在光滑表面上快速地行走!雙帶扁蠅虎會先用身體一側的第一、第三對腳和另一側的第二、第四對腳;再用一側的第二、第四對腳和另一側的第一、三對腳的步足行走模式。快速行走應該跟四對步足的結構、關節構造都有關,觀察步足的蜷縮結構,測量出牠可以將身體從體長6-9mm,穿過2.5mm的縫隙,發現蠅虎的步足有很好的伸縮能力,特殊的關節膜結構,以及前附足的特殊功能等,期待將步足的蜷縮能力、關節膜特殊構造和移動方式,應用到生活物品的仿生上。

天涼了,呵口暖氣在掌心 ―探討吹氣、呵氣造成溫度差異的因素

本實驗為探討造成吹氣與呵氣溫度差異的主要因素。不論是呵氣還是吹氣,氣體同樣由體內排出,但天冷時我們會選擇呵氣在掌心,感受相比吹氣更溫暖。根據前人研究,溫度差主要來自於「氣體絕熱膨脹造成的溫度下降」和「白努利定律造成的氣流捲入」。本研究模擬人類呼吸系統,依照人體生理控制氣流的總量、流速、氣壓差、溫度和濕度。實驗結果顯示,絕熱膨脹效應和氣流捲入效應並非是影響溫度差異最大的原因。在本實驗中,絕熱膨脹混和白努利定律造成的影響,至多使吹氣與呵氣相差0.7℃,再加上水氣造成的效應可使吹氣與呵氣相差1.7℃。因此,我們推論水氣是造成吹氣與呵氣溫差的最主要原因。

高中生下課時間從事的活動比例與場地利用分配

本研究從校園生活中觀察到的現象出發,利用波達計數法、轉移矩陣作為工具,分析高中生下課時間從事的活動比例與場地利用情形。本研究實施兩次預試,分別進行問卷選項增刪、模型建立檢測,並對志願序及距離進行加權,使施測空間與時間等價。正式研究針對本校412位學生進行調查,結果顯示:學生下課時最常從事的活動分別為使用手機、聊天、睡覺;而最常使用的場地則為自己班教室與廁所;許多原本基於美意而設的公共空間並未被善用,場地不敷使用及分配不均的情況明顯。有基於此,研究者分別就重塑公共空間、新增公共設備、廣納師生需求三方面提出具體建議,期待校方未來在增設或重劃場地時,能使學生從事的活動與場地互相配合,發揮更大效益。

正N邊形等距異色之頂點最少塗色數探討

本科展作品在研究正N邊形的頂點塗色,定義相鄰兩頂點的距離為1,先設定距離m,規定若兩頂點相距m則塗不同色,求塗完N個頂點的最少色數。當只設定1個m時,我們研究出最少色數只有2與3兩種,並清楚區分出對應條件。而設定兩個m時,我們研究出最少色數有2 , 3 , 4 , 5等四種,同樣清楚區分出對應條件。最後推廣到設定k個m時,我們證出最少色數的絕對下界為2,絕對上界為2k+1。並以N、m的奇偶性細分各情況來做出更精密的上界估計。

「打手機鄒(Taso ci cou)的智慧」-探討鄒族手持趕鳥器之力學聲學及實際效能分析

本研究主要目的為探討鄒族手持趕鳥器之力學、聲學及實際效能。我們發現鄒族趕鳥器為省時費力機械,手持位置須遠離支點,製作最佳材料為桂竹>綠竹>麻竹,一節竹子長度越長可以打擊出較大響度聲響,寬度為6.5cm為最佳製作趕鳥器的寬度,竹節個數以二個為最佳的製作個數,新鮮的竹節製作出器響度和頻率較高的趕鳥器,但竹子放置乾燥後聲音會變清脆,反而可以出現除了基頻以外多個明顯的泛音,也非常適合作為打擊樂器素材,我們實際將音頻錄製後,置於小米飼料旁,發現響度高的鄒族趕鳥器音頻前四天可以有效降低鳥害,但鳥仍有耐受性,故每一支趕鳥器均有其價值,值得保存此珍貴祖先手工智慧。