第一名

魚尾船是一個類似搖櫓船的科學玩具，設計上應用到曲柄與連桿，利用前軸曲柄來帶動後軸曲柄產生拉與推兩種運動狀態，使尾槳可以來回左右的擺動。我們發現尾槳擺動角度、尾槳處所裝的魚尾面積、魚尾形狀、魚尾柔軟度和魚尾尾鬚長度等條件會影響到尾槳擺動頻率、尾槳提供給船的推進力和船身前後歪斜程度，進而影響魚尾船船速的快慢。 尾槳擺動頻率會影響尾槳提供給船推進力的持續程度，尾槳推進力提供船前進的力量，而船身前後歪斜程度會改變船身與水的橫斷面積，進而影響船前進時受到的水阻大小。當尾槳持續提供給船的推進力與水阻兩股力量互相作用後，最後提供船前進的合力越大，則船速會越快。

本文以一個跟線段比例和有關的幾何問題出發，探討該問題的推廣以及其背後的數學原理。我們接續原命題中正方形的結論，推廣到了正多邊形乃至等腰三角形。在推廣不等邊三角形時又發現問題與「交比和為定值」有關。將相同概念套用到後續的研究，最終將結論推廣到任意圓錐曲線外切多邊形。

為了解台灣地區梅雨季的氣候特徵，本研究分析2009～2021年五、六月之降雨、風場及大氣環境。顯著降雨方面，東北部全年有雨，西南部則是五月開始才進入雨季。五至六月，台灣顯著降雨區域逐漸南移，為了解此時期大氣環境演變，我們分析「SSL東亞衛星地面天氣圖＋風場」，共歸納出六種流型，分別為A北風、B東風、C南風、D北風南下、E低壓帶及F西風流型。我們發現，南風流型入夏後成為主流，且流型變化有趨勢性，在整合降雨資料發現，迎風面影響降雨甚鉅。接著，我們嘗試在實驗室模擬流型，我們以不同濃度海藻酸鈉溶液進行垂直及水平模擬，搭配磁石攪拌器模擬不同流向的流體擦撞，並加入障礙物，可模擬出與本研究相符的幾種流型。

深海複雜多變的環境因子塑造了多樣的生態棲地，海底峽谷便是其中之一。全球 9000 個海底峽谷涵蓋了大陸斜坡總面積的 11.2% (Harris et al., 2014)，其中有 6 個峽谷分佈在臺灣西南海域。由於海底峽谷型態多樣、地理特性各異，本研究結合作者出海採得的樣本與國內海洋研究所的採樣資料，對西南海域高屏與枋寮峽谷的底棲動物群聚結構進行探究。 本研究應用生態統計分析兩峽谷與大陸斜坡的環境與生物群聚差異，發現除了海底峽谷環境有別於周遭斜坡外，兩型態不同的海底峽谷亦具有顯著的環境與生物群聚差異。食物量與環境擾動強度對兩峽谷間的生物群聚差異貢獻最大，其對應的環境因子（有機碳含量與透光度）有潛力作為未來區分具有不同生態結構的峽谷的主要依據。

澎湖常見的冰花，吃起來帶點鹹鹹的滋味，其鹹味來源？以及長輩的種植經驗「在風大處冰花會長得比較好。」這些疑問，以及文獻中提及冰花能改善土壤鹽化的說法，讓我們針對澎湖鹹水煙的風和鹽度與EC值進行一連串的研究設計 我們得到以下結論： 一、澎湖鹹水煙確實會造成鄰海土壤鹽化，但鹽分多數僅停留在土層表面，且土壤皆呈偏鹼性，應含有可溶性鹽類，建議可透過澆灌改善土質。 二、土壤EC值>3會降低發芽率，初芽週次與最後的發芽率呈現正相關；而鹹水煙確能增加葉片增長速度。 三、冰花的鹽度來源：囊狀組織與葉片內皆含有鹽分。 四、冰花確能改善土壤鹽化，但可透過澆灌至EC值達3以下，輔以部份空氣流動以達更佳效益。

近年來「碳中和」是全人類追求的目標，本研究利用非貴金屬(鐵、鈷、鎳)離子形成前驅物為2-甲基咪唑配體的沸石咪唑骨架和前驅物為雙氰胺、葡萄糖反應物的類石墨相氮化碳，再鍛燒生成可導電的催化劑，將上述兩系列的催化劑分別搭配使用氣液分隔的氣體擴散電極進行電解還原CO2，再由氣相層析儀分析產物並計算法拉第效率。目前合成出的鎳金屬類石墨相氮化碳催化劑(Ni SACs@NC)最佳，在電位-0.52V時，高選擇性生成CO，其法拉第效率高達99%，而目前已有成熟工業製程能將CO轉成合成氣，再製造許多具經濟價值的有機產物，所以我們開發的新環境工程，找到一條碳循環的新路徑，有助於加速達成「碳中和」，為人類永續發展做貢獻。

紅茶菇為酵母屬、醋桿菌科和乳桿菌屬等五類微生物的共生物（Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast）。菌膜為醋酸菌代謝產物其吸水性極高但培養結束後棄之可惜，研究者嘗試找出菌膜增厚方法和應用價值，建議培養時將菌液、菌膜並用最好，以100ml紅茶、60ml 接種菌液、9g菌膜與20g糖配製成培養液加蓋在25-29°C環境微幅震動培養最佳。果汁以西瓜培養液菌膜最厚但較紅茶培養減少30%。菌膜平均吸收水重量約為本身的2.65倍，透過電子顯微鏡一探菌膜的層次結構，探討結構與厚度關係中發現厚菌膜更能保濕。應用乾菌膜吸墨後適合替代印台內的海綿。另外自製菌膜面膜貼合率較不織布面膜高出32%，脫去醋酸的乾菌膜面膜易保存，溼的菌膜面膜可在土壤中分解相較於不織布面膜更具實用與環保價值。

本研究以水稻細胞生產新冠病毒（SARS-CoV-2）的棘蛋白（Spike protein），證明植物表現系統生產疫苗次單位蛋白的潛力。病毒棘蛋白可與人類細胞表面的血管收縮素轉化酶2（ACE2 ）結合進而感染宿主細胞，因此重組棘蛋白可發展為次單位疫苗。我們將棘蛋白的受體結合結構域（Receptor Binding Domain; RBD）基因序列，經過水稻密碼子最佳化（Rice codon Optimized）後藉由專一性基因編輯技術CRISPR-Cas9轉殖進入植物水稻基因組α-澱粉酶（α-Amylase）序列中的第一段內含子（Intron 1），使RBD能與α-Amylase共表現並分泌至細胞外。再利用水稻MYBS2缺陷株特性，使轉RBD基因癒傷組織在糖缺乏誘導（Sugar starvation）下大量表現並分泌RBD蛋白至培養基中，最終藉快篩檢驗RBD是否被正確表現且具有抗原性，進而證明以植物細胞大量生產可供作疫苗來源RBD蛋白的潛力。

本研究探討各種多邊形經由切割重組正方形，求取最少刀數。研究發現：一、長方形邊長比1：4^n時，最少n刀切割重組成正方形，為 1：m2(4n＜m2<4n+1)時，最少n+1刀，介於1：4^n 、1：4^(n+1)間最少n+2刀；二、三角形中，等腰直角三角形只需1刀切割，正三角形為3刀，在相同的底與高比時，銳角三角形和鈍角三角形會比直角三角形和等腰三角形多1刀；三、平行四邊形影響最少刀數是底與底延伸長度比；四、梯形的上底+下底比高相同時，不規則梯形比等腰梯形、直角梯形的最少刀數多1刀；五、正多邊形中，正五邊形最少5刀；正六邊形為4刀；正七邊形為9刀；正八邊形為4刀；六、正方形連塊中，使用長方形切割法，三連塊最少刀數為2刀，六連塊為2刀，七連塊為3刀。

傳統藍染，染個深藍的布，要反覆浸染洗個二、三十次才行，而每一次的洗滌，都是藍水對環境的污染！ 我們設計的鑑色儀，光敏電阻吸光儀使各色光照射比色管溶液，讓光敏電阻感光後，測量串接的電阻分電壓大小，可製作檢量線定量染液濃度；染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後，測出同區塊面積的色布RGB值，再以線上顏色代碼轉換工具，轉換成HSB 值來分析染布顏色。 我們創新研究出藍染水車的動力機構，不僅可比較出不同水位、負載物的氧化還原轉速，也成功的加入順逆轉軸之動力輪替，解決長巾藍染不易的問題。 非接觸式的光遮斷感測器精準量測水車運轉時間、簡單比較增加風速或溫度可加速氧化之定色等，讓精準快速的藍染文化成為可能。