第一名

本研究是製作一部環保、全自動運轉與依照天氣變化可開啟或關閉的澆水開關。 研究從如何把主開關與槓桿結合在一起，使得擺動槓桿就能帶動主開關一起動作；接著研究槓桿左邊該掛上多少的重量，才能夠確實讓主開關開啟，讓水經由主開關流出，分成左右兩邊，左邊是主要應用的出水口，右邊是控制用的，它會把水引到槓桿右端的裝水容器中，使槓桿右端的重量大於左端而讓主開關關閉，水停止流出；接著再研究右端裝水容器中的水，如何減少而使重量變輕小於槓桿的左端，讓主開關自動開啟，繼續下一個循環讓水流出來。 研究發現介質虹吸原理，能夠控制主開關在晴天、陰天、雨天不同天氣，以不同的時間啟動主開關，完成一部具有智慧澆水的自動裝置。

本研究找出三大主要定理討論拼圖遊戲中板塊形狀與圖形的排列數： 一、 定理一：完整矩形空白板塊排列數﹝（模組類型）2－點對稱模組﹞÷2＋點對稱模組。 二、 定理二：當有A、B兩種不同形狀板塊，A板塊有m個、B板塊有n個，計算兩板塊圖形總排列算式＝（m！ × 2可旋轉個數）× （n！ × 2可旋轉個數）。 三、 定理三：可從三大限制條件→點對稱圖形、2I並列、bf之5P，觀察（m！ × 2可旋轉個數）× （n！ × 2可旋轉個數）在計算板塊圖形排列數是否重複計數。 四、 目前努力全盤掌握拼圖遊戲中只有一組解的命題方式，但當我們改變遊戲條件，如板塊形狀的改變或調整圖形的數目比例，卻能突破只有一組解答的命題限制，同時提升板塊圖形排列的總數。

延續作品DIY可分解環保無毒擦一擦，本研究繼續從廚房尋找天然材料，搜尋資料，探討原理後研究適當的配方、成型方式和比例，調配出含有中筋麵粉、木薯粉、食鹽、溫水的配方，以電鍋蒸煮的方式製作出可被生物降解的天然擦，甚至誤食也對身體無害。 本研究為了要把好擦以科學的方式呈現，自製仿生機器手臂以Scratch程式驅動機具，再以自製的攝影箱拍攝實測的紙張，最後將ImageJ影像軟體分析得到的灰階值轉成圖表比較，以科學方法定量測試自製天然擦的可用性。 某文具品牌從媒體報導中對於本團隊研究作品深感合作興趣，進一步得知本延續作品DIY天然粉好擦，材料為天然素材與該公司「環保無毒」與「地球永續」之經營理念相符，主動表達將與本團隊合作的意願。

高職機械群科在學習的過程中常常接觸到射出成形相關領域，我們想自主設計開發微形射出成形機，並和工業界生產的機台以液壓為射出機構不同。所以本專題以3D列印機的運動控制及材料加熱系統為基礎，利用變導程螺桿的加壓射出機構及螺桿導軌鎖閉模機構來完成射出成形所需的各個機械動作。變導程螺桿做出材料的輸送及射出動作，加壓後可將空氣排出，進而取代了原本注塞式和一般螺桿式的加壓射出；再利用公模、母模、頂射板和母模固定板所形成的射出模系統，進行自動化。由於機台微小化，操作方式和現行3D列印機操作方式類似，所以可作為教學之教具使用，亦可由同學自行設計模具進行射出成形操作。也能針對不同的材料做為射出的成品。

對於一個正n邊形，若一正三角形三個頂點分別位於正n邊形的三個不同邊上，則稱此正三角形為該正n邊形的內接正三角形。本次科展的主題，就是探討正n邊形的內接正三角形之作圖方法，以及作出的圖形中各種漂亮性質。

臺灣高速鐵路因地層下陷而有行車安全的疑慮，每年耗費數千萬來嚴密監測地層沉陷。 本沉陷的測量利用商務筆記型電腦中的加速度感測器，來記錄列車行進地層下陷處的電壓變化，透過QCN Live軟體轉換成加速度值，並分析高速鐵路經過地層下陷地點時的運動狀態，以耦合系統的物理模型並用KBM漸近法分析並描述得到資料與計算沉陷值。 透過全線測量，訊號的可靠性，高鐵苗栗麻園坑段反覆驗證，物理模型的適用和正確性，計算沉陷值，也在誤差的合理範圍內。 由此顯示，此沉陷的測量方法是可行的。尤其相對於傳統的人工測量方法，這個方法更有利於迅速地測量高速鐵路地層下陷，發現轉向架避震器的異常，防範事故於未然，更可節省大量的人力與物力。

跳遠沙坑本來整理得好好的，經過一個暑假，沙坑的沙變硬，並且有接近一半的地方都長了草。沙坑為什麼會變硬、長草？別的學校、別的場地又是怎樣？怎樣能改善沙坑？怎樣做出一個美麗、鬆軟又好玩的沙坑？ 研究結果：經觀察及實驗，發現優良沙坑的沙的沙粒徑大都在0.5080mm與1.1684mm之間，且幾乎沒有細小粉泥和黏土等成分的東西。河沙和海沙加了少數的泥，植草生長良好，但如果加太多的泥，反而因排水不易，植草最先乾枯。學校沙坑的沙不加水則不受影響；加了水的沙會凝結成完整並且硬的沙柱。沙加了泥或黏土就可形成沙柱，最少可以承受640公克以上的重量。實驗沙坑內的純沙雖然每天澆水也不會長草，沙坑外的草不但長得大，還長出新小草。沙堆比人工的減震塑膠護墊減震效果更佳。把海沙、河沙加入彩色圓滑的小礫石等可製作成「夢幻沙坑」。

驗證網路上流傳的三種方法(電解、磁性有無、外表光澤)檢驗不鏽鋼中錳含量高低的可行性及準確性，並找出更簡便安全的檢驗方法。經實驗驗證發現: 一、無法以外觀或光澤程度分辨是否為200系列的不鏽鋼。 二、無法利用磁性判斷不鏽鋼的種類。因為具有磁性的不鏽鋼為400系列，但200和300系列的磁性都很弱，利用磁性無法分辨出兩著的差異。 三、電解法可以檢測不鏽鋼是否為含錳量高的200系列。 四、經實驗後得知使用5%硫酸的硫酸溶液，利用家中常見的吸水性的材料(如衛生紙、化妝棉….)直接以9V電池進行電解即可進行檢驗。 五、考量方便性及安全性，我們也設計了OK繃不鏽鋼檢驗片，減少接觸硫酸的機會和硫酸使用量，操作更安全。

本研究以光度計偵測鉻酸鉀溶液濃度，以其高氧化力特性，定量SO2與C2H2濃度。 結果證實氣體濃度與鉻酸鉀吸光度下降，有高度線性相關。SO2的最適方程式為：吸光度 = -0.2362 x (SO2體積%濃度) + 0.4472，偵測極限1.69%。C2H2的最適方程式為： 吸光度 = -0.146 x (C2H2體積%濃度) + 0.4492 ，偵測極限2.74%。並運用光度計原理，以3D列印與雷射雕刻製造機體，結合紫光雷射、風扇攪拌器、數位電錶與薄膜輸氣裝置，組裝「行動式420nm紫光雷射光度計」與氣體收集裝置，驗證鉻酸鉀溶在濃度10-4至0M之間，與光敏電阻值有高度線性相關：電阻值(kΩ) = 57044 x [K2CrO4] + 1.5309，R2為0.98。實際應用到乙炔測量，每公升乙炔使電阻值下降0.2041 kΩ，為行動式裝置，已能有效偵測氣體汙染事件，預防類似氣爆事件再發生。

數位二維條碼的使用日益普及，然而使用手機掃瞄時，常受限於掃瞄距離及拍攝角度，使用上不夠便利。在不增加拍攝限制且增加二維條碼儲存容量的前提下，本研究嘗試設計一款8色10×10模組的彩色二維碼，命名為Colour Matrix。其四個頂角的模組具特定顏色，用來作為定位的特徵，其他模組用於儲存資料。此研究也成功在樹莓派平台上開發專屬的顏色辨識及編碼與解碼應用程式。相較於常用的二維條碼QR Code，Colour Matrix的拍攝傾角限制較小但拍攝距離較短。升級拍攝鏡頭後的實驗則發現鏡頭解像力明顯影響Colour Matrix辨識率，以及研究中所使用的邊緣偵測方法具有極限，有待進一步深入探討。