第二名

本研究嘗試利用水下聲學技術，以水草冒泡的聲訊為指標，透過出泡聲音頻率高低及出泡速率快慢的改變即時掌握水質變化，期許為水汙染的預警做出初步貢獻。首先，確認水草於未受汙染情形下的受傷聲學表現，接著再探討農業及工業廢水等各項汙染變因，如氨氮及銅離子的影響，結果顯示：水質酸化時，出泡聲音的頻率沒有變化，出泡速率則逐漸變慢，至pH=4.5時幾乎不出泡；輕度污染的氨氮濃度(0.5ppm)反而能促使水草出泡速率提升至3.1倍，但隨著濃度升高(0.8ppm)，又開始抑制出泡，當出泡速率突然降為輕度汙染時的6~7成時，可初步判斷水質近期遭受較嚴重汙染；銅離子會大幅降低出泡速率。最後，雙項汙染(如氨氮+銅離子)將造成更大的影響凸顯出銅離子對水草的傷害。

傳統的過濾器(如濾網、濾紙)是留下較大的物體而讓較小的顆粒通過孔隙，但液體薄膜(如皂膜)卻是相反的過濾機制，它允許大顆粒通過而保留住小顆粒且液膜在顆粒穿透後會有自我修復的特性。本研究以保麗龍球對皂膜的穿透實驗來探討球體大小、皂膜半徑、球體掉落距離、皂膜調配比例等因素對皂膜過濾機制的影響，並確認皂膜對顆粒分離｢通過與保留」的選擇，取決於球體落下能量與液膜拉伸的表面能之轉換有著密切關係。

本研究自製模型屋、自製空氣清淨機、自製燒香拜拜神器，線香在拜拜神器內燃燒隔絕外部對流以降低汙染物對室內影響，利用空氣品質檢測器，檢測 TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10，共6項濃度變化。實驗結果如下：49 ％民眾有燒香，燒香是重要祭拜儀式。燒香與汽機車汙染物濃度不同，且差異很大。拜拜神器清淨速率：TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10線香燃燒完後，大約清淨2分鐘達到室內空氣品質標準，線香支數：可以清除燃燒3支香的污染物，建議燒1支香主要是HEPA過濾網更換成本較高。過濾網耐用度：每燃燒50支香後，平均濃度CO增加43.57PPM、CO2增加94.83PPM、HCHO增加0.045PPM、TVOC增加0.53PPM、PM2.5增加9.06μ g/m ³、 PM10 增加 13.11 μ g/m ³。成本：燃燒 200 支香計算每支香燒香成本 4 元。

本文主要探討兩全等正n邊形之n個邊所在直線所圍2n邊形之交錯邊的m次方和關係，參考資料[1]中的原始問題為：『平面上△ABC與△A1B1C1為兩個全等正三角形，且AB與C1A1、AB與A1B1、BC與A1B1、BC與B1C1、CA與B1C1、CA與C1A1分別相交於P、Q、R、S、T、U等六點，又六邊形PQRSTU未落在兩正三角形外部時，則PQ2+RS2+TU2=QR2+ST2+UP2。』我們發現兩組線段的一次方和亦相等，接著推廣到正方形與正五邊形。我們也考慮正n邊形的兩組線段的一次方和與二次方和，並發現如下的規則：『當0≦m≦n-1時，兩組線段的m次方和亦相等；而當m≧n時，雖然兩組線段的m次方和不再維持恆等，但在滿足特定的條件下，還是有機會相等的。』

好奇褐飛蝨齒輪的秘密，實際飼養並觀察牠的身體形態與習性，進一步製作3D紙模型認識結構。以顯微鏡找出齒輪在若蟲後足轉節處，為正齒輪占轉節角度60~80度，齒數隨蟲體變大增加。成蟲沒有齒輪，轉節較若蟲大，腿節、脛節和跗節比例較長助於運動和抓握，六足連動跳躍時平均距離長，平面移動三足步式。驗證蟲體轉彎上下安全又省力，3D列印製作齒輪模型模擬蟲體運動，比對步足模式找出與齒輪相關性。若蟲腿部短、步行較緩慢，平面移動步足模式和成蟲相似；順逆時針轉彎以5或6足齒輪帶動其他足轉動。跳躍時轉節和5,6足開啟後，齒輪瞬間合起卡住，5,6足拉直跳躍。齒輪讓若蟲順利步行、跳躍逃生，推測是為了適應水稻的構造。

本實驗研究重心偏移的圓盤經旋轉發射後，其重心上翻與轉速的關係。實驗發現偏心圓盤在旋轉的過程中，重心有反覆上翻而又下降的現象，其重心位於上方的持續時間會逐次減少。從歐拉角轉動方程式、摩擦力與能量關係得出角度變化率的關係式，特殊條件下上翻條件為自轉角速度n>nc（臨界角速度），但nc會因進動變快而上升，且n因進動變快及摩擦力損耗而下降，使n低於nc導致重心下翻。另，重心上翻時並無特定自轉角速度，取而代之的是初自轉角速度愈大愈快上翻，即初自轉角速度愈大上翻時自轉角速度亦愈大；而重心偏心率越大能有較穩定的旋轉，也就是重心在上半部的維持時間較長；厚度愈厚其旋轉較不穩定，推測因其無穩定接觸點使摩擦力作用不連續。

近年來因為COVID-19緣故，學生線上學習的比例提高，但礙於疫情無法頻繁至眼科做視力追蹤，故本研究利用Yolov3建立可辨識手勢的AI模型，並結合視力量測規則，研發出無人協助即可達成即時量測視力的人工智慧系統。 研究結果顯示，本系統所得之視力檢測值平均準確度可達96.645%，相較傳統量測視力之總誤差平均值僅有0.096，且每人次的量測時間僅需約五分鐘。完成檢測後，系統會自動將量測結果上傳至雲端資料庫，並可利用本研究設計的視力追蹤App進行視力變化查詢。 綜合上述，本研究可在一般家庭裡使用、紀錄及追蹤視力變化，未來更期許可進一步配合使用在醫療診所或學校，協助醫護人員量測視力，減輕醫護人員的工作量。

本研究秉持綠色化學之精神自製反應槽，並探討電解硫酸鋅溶液之研究。實驗就電極距離(1.0 ~ 2.0 cm)、施加電壓(9 ~ 21V)、溶液濃度(1x10-3 M~1x10-2 M)、不同正極材料和不同金屬溶液(分別包含Zn2＋、Sn2＋、Ag＋、Co2＋)進行討論。 當電解硫酸鋅溶液且鋅為正極時，電極距離之倒數和鋅金屬生長速率呈正比。當施加較大電壓時，鋅金屬生長速率有越快的趨勢，電解溶液濃度和在45秒內析出鋅金屬量成正比，也和鋅金屬生長速率成正比。 當電解硫酸鋅溶液且銅為正極時，除鋅金屬析出外也發現銅金屬析出，溶液濃度越高則銅金屬生長位置距離負極越遠。當電解1x10-2 M不同金屬離子溶液時，金屬生長速率快慢為銀>錫>鈷>鋅，而銅金屬生長距負極距離為鋅>鈷>錫>銀。

閩南語有句俗諺：「打斷手骨顛倒勇」，人能在受傷後成長，越挫越勇，那植物呢？本研究發現，綠豆葉片在預先接受戳洞的物理刺激後，對生長不僅不會造成負面影響，更反而能提升綠豆耐鹽能力！隨著戳洞數增加或是延長戳洞後放置時間，皆能增強綠豆的耐鹽能力。深入研究結果顯示，戳洞刺激可能藉由鈣離子作為訊號傳遞分子，最終提升綠豆體內抗氧化酵素活性，藉此降低植物在逆境下的氧化傷害，提升其耐鹽能力。未來期望能將研究成果推廣至農業應用上，使其在面對天災人禍時，可以減少農損。

在全球氣候變遷及經過日本311海嘯對核能電廠破壞所造成的核污染，我國立志推動無核家園及綠色能源，而儲能的方法也將成為研究的方向。本研究利用太陽能光電板透過冰電池系統將電力儲到蓄電池以外，也透過相變儲能的方式將水結成冰，在實驗中測試了4種不同的冰電池管道，結果發現增加銅管對水的接觸面積，一來可快速使冰電池內的水快速結成冰，二來可不必將滷水溫度打到太低的溫度，以減少壓縮機耗能。 我們直接把太陽能光電板所產生的電力，可將水儲存為冰的型態，將冰電池融冰後的冰滷水送至風機是可以維持出風溫度為12℃左右，可有效提供負載空間做空調使用。這個系統所消耗的電是由太陽能板所產生的電能，創造不同以往的太陽能儲能模式。