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第三名

牽制數列

本研究探討「a平方-h是b的倍數,b平方-h是a的倍數」→「a平方+h是b的倍數,b平方+h是a的倍數」,發現若將前者的首項設為h-1,第二項為首項的平方-h,則其正整數解(a,b)會構成一數列且滿足遞迴式「第n+2項=(h-2)*第n+1項-第n項 」;若將後者的首項設為1,第二項為h+1,則其正整數解(a,b)會構成一數列且滿足遞迴式「第n+2項=(h+2)*第n+1項-第n項」。在探討「a平方±nh是b的倍數,b平方±nh是a的倍數」時,發現其解數列也滿足遞迴式「第n+2項=(h±2)*第n+1項-第n項」,其中新第n項=(n的正平方根)*原第n項。

蒲公英萃取物之抗氧化評估與抗肺炎應用

自疫情爆發以來,各國都相繼研發新型冠狀病毒的藥物。蒲公英為一種傳統中草藥,具有抗氧化、抗發炎等生物活性。本研究以蒲公英為試驗植物。為了瞭解蒲公英的抗氧化及抗肺炎能力,我們使用磨粉後的蒲公英進行水和甲醇的過濾萃取物,將蒲公英水萃取物及甲醇萃取物分別進行試管清除DPPH自由基實驗、ABTS抗氧化實驗及總酚含量測定實驗,並進一步確定蒲公英萃取物的抗氧化能力。另外,我們還進行肺細胞發炎移動及遷移能力測試。最後發現甲醇萃取物的抗氧化效果比水萃取物佳。我們以脂多醣LPS誘導肺細胞發炎,運用顯微鏡觀察,發現甲醇萃取物有明顯抑制肺細胞發炎移動及遷移現象。經由以上實驗結果證明,蒲公英甲醇萃取物對抗氧化及抑制肺炎具有效果。

「塑」人之亂-探討萬年溪塑膠微粒及人口數的關係

基於對鄉土關懷,我們選定生命之河~萬年溪,此為唯一通過屏東市商業區、生態公園和住宅區等之特殊溪流,利用傅立葉轉換紅外線光譜儀,調查溪流中塑膠微粒種類和含量,並透過TGOS系統探究人口數與塑膠微粒之相關性發現:廣東橋流域塑膠微粒量最高,推論位於『住宅區』之民生排放汙水有關;長春橋流域濃度次之,與位於『商業區』有直接關係。環境指標生物~大型水蚤濾食中會攝入塑膠微粒,相較於控制組、塑膠微粒汙染下會明顯降低水蚤活動力、心跳數;且繁殖力驟減,有顯著性差異。本研究重大發現,水生植物確實有效吸附水中塑膠微粒,另生態工法及汙水地下化系統處理,均可降解排放至海洋塑膠微粒含量,進而讓環境減塑、環保及生態系恢復榮景。

指間世界「圓弧」「曲」

角柱與角錐側面都是由長方形或三角形組合而成,這些形狀的邊都是直的,我們想把直線摺痕改成曲線摺痕,探討能摺的條件與摺出的樣貌。我們依序在平面紙上研究無摺痕、一條曲線摺痕、兩條曲線摺痕、多條直線與曲線摺痕能摺的條件,發現曲面在彎摺處若找不到直線,則此曲面無法摺出來,封閉曲線不能摺成曲面,混合直線與曲線摺痕,摺痕間形成的曲面,只能是凸曲面或凹曲面,不能凹、凸曲面並存。我們把在平面紙上能摺的基本圖形連續組合繪製在圓柱與圓錐上,找出在什麼情況下能摺,其中能摺的作品若滿足3條件,則能「定型」摺出正n邊形的圖樣。我們可依此設計製作,創作出更多不同的形體應用在生活中。

達靈頓尋找特斯拉

本科研主要運用達靈頓電晶體將微訊號放大,以感應特斯拉線圈產生的高頻訊號,再將感應到的訊號輸出給科技寶輪型機器人,接著依撰寫於機器人之操控程式進行訊號強弱的判斷,進而得知特斯拉線圈所在的距離和方向,最終得以控制機器人在不同模式下有自動轉向特斯拉線圈所在的位置,或跟隨其前進的動作。

仿生科技應用於提高太陽能板發電效率之研究

本作品自行開發組立氣體輔助彈性氣膜球實驗系統,並研製可調控之類複眼陣列結構母模具系列實驗設備,藉以複製出類昆蟲複眼之陣列微結構,並將其裝設於太陽能板上進行系統化的實驗,探討類昆蟲複眼之陣列微結構對太陽能板發電效率之影響。實驗過程中經探討不同實驗參數,對複製類複眼陣列透鏡成形性之影響(氣體壓力、週期、特徵尺寸等),並找出對太陽能板發電效率最適合的結構條件。實驗結果顯示,類複眼陣列透鏡結構,其單一特徵形狀愈小、密度愈高(週期愈小),其發電效率愈佳,本實驗條件下,發電效率最高可提升達7.86%,此外,本研究同時增能探討調控菲涅爾透鏡(Fresnells)聚焦方式,並獲得經最佳聚焦位置的獲得,將有助於對太陽能板發電效率提升。

垂柳擺盪婀娜姿-探討柳擺的擺動原理

本實驗目的在探討彈性棒狀體受剪應力的效果。觀察碳纖維棒在水平放置時,給予剪應力作用所產生的變形及振動。我們發現碳纖維棒在截面積大、長度短、受剪應力較大時,會產生較大的剪力彈性係數。此外在碳纖維棒長度越長時,週期及振幅越大。剪應力越大時,週期不變且振幅變大。向下角度越大時,週期不變且振幅變小。無論何種情形下,左右振幅皆大於上下振幅。當擺動物體重心遠離受力點且受力與碳纖維振動方向相反時會產生共振效果。而擺動物體重心靠近受力點且受力與碳纖維振動方向相同時會產生共振效果。週期0.6秒的擺動物體上,半徑為0.3mm、長度為24cm的碳纖維棒會產生最佳的擺動效果。

「木」響「蛙」鳴-刮出自然樂章

以木棒刮刷木製青蛙背脊上的刮齒,可以發出類似青蛙鳴叫的聲音,使用聲音擬真度的分析,發現木蛙(T2)可以產生與翡翠樹蛙主要頻率(基音)和次要頻率(泛音)相同音名的頻率,再利用自行設計的「定速刮刷錄音裝置」對木蛙不同的變因進行實驗分析,結果發現:木棒的大小與重量變化不大的刮齒(不同數量、形狀、排列等因素),不會影響木蛙的主要頻率(基音)。而會使主要頻率(基音)變低的條件如下:1.相同材質:蛙身愈大。2.相同材質及相同共振腔大小:蛙身厚度愈厚。3.不同材質但相同蛙身大小:蛙身愈重。4.相同材質及蛙身大小:蛙口高度愈大、蛙口深度愈深、蛙口開口位置愈接近底部或頂部。最後找出以木蛙刮刷的8個音階,可以刮出自然的樂章。

甩尾颱風

所謂「甩尾颱風」我們定義颱風移動期間行進方向急轉超過90度,就稱為甩尾颱風也稱為大轉向颱風;為了探討西北太平洋颱風大轉向的原因,以及了解颱風大轉向期間的經緯度分佈與轉角大小、颱風強弱變化、轉向花費時間和季節的關聯性。我們找出56個符合的颱風(其中包含一個颱風不同時間點出現2~3次的大轉向),依序分類、再參考中央氣象局的天氣圖與歷年颱風調查報告等資料,分別做出各種歸納與整理、並且提出我們的想法和結論。

陰差陽錯-COVID-19快篩偽陰偽陽之探討與準確率改善

本研究成功以SARS-CoV-2病毒表面棘狀蛋白做出快篩試劑,達到15分鐘內高準確率之檢測效率,可判別是否感染COVID-19,更進一步使用自旋增強側流免疫分析儀(Spin-enhanced lateral flow immunoassay, SELFIA)偵測奈米金吸收波長,提高100倍之偵測靈敏度。實驗中依NCBI資料庫發布的病毒核酸序列,合成棘蛋白抗原基因進行蛋白質生產後,挑選有潛力的棘蛋白抗體,F4與AuNP-conjugated D3進行配對,利用雙抗體夾心法,開發橫向流動的COVID-19快篩系統,並進一步利用SELFIA判讀檢測結果,提高偵測靈敏度達0.1 ng/mL,同時測試對突變株的專一性,減少偽陰性情況發生。另一方面,我們測試不同緩衝液系統,選擇能不破壞抗原又具低疏水親和效應的緩衝液,以減少偽陽性。開發此簡易、經濟、高準確率的快篩試劑,將之普及化有助於新冠肺炎的防治 。