第51屆--民國100年

抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)是一株具有高度抗游離輻射的細菌，由資料收集中發現對D. radiodurans的研究多著墨在基因探索、酵素的鑑別或其生理研究，此外，對其抗輻射能力之研究也頗多，但在D. radiodurans抗氧化能力的研究就顯少許多。因此本研究嘗試將D. radiodurans抗紫外線與抗氧化力結合並以開發「生物性抗氧化與防紫外線能力之雙效美白產品」為目標來設計一連串的實驗。實驗結果顯示：不同的碳源能誘發抗輻射奇異球菌對抗不同強度的紫外線破壞，其中Glycerol與Galactose能使D. radiodurans抵抗60分鐘以上的紫外線(3.3mW/cm2)；在Fructose與Glucose的培養下能產生較佳的抗氧化能力，其能力相當於Trolox之65 mM和60 mM。防曬係數測定方面，去除化學成份並添加D. radiodurans，以Galactose的防曬係數較對照組增加了115%；其次為Fructose，比對照組的效能增加103%。

在電子學實習以及基本電學的實習課程中，常常會有同學無法完成課本上的工作內容，在仔細觀察後，發現大部分同學都是因為對儀器的不熟析，才會遇到困難，其中又以示波器的各種問題最為普遍，雖然老師都有一項一項講解儀器上各個旋鈕以及按鈕的使用方式，但同學都沒有注意聽，因為大家都覺得這部份的課程很無聊，卻都沒有想到這對接下來的課程有著極大的影響。購買一台示波器的費用頗高，一般學生當然不會為了練習而買示波器，學生對儀器的使用方法一知半解，在實習工作的過程中會量測到錯誤的數值，或記錄下錯誤的波形，如果能夠讓學生回家之後也可以練習，勢必可以提高大家對於儀器使用的熟練度。

本研究主要探討活性碳可吸附哪些物質種類。以屈折度計檢量法測無色鹽類濃度，以光度計測有色鹽類濃度，發現活性碳對金屬鹽類溶液的吸附能力不強。活性碳對平面分子型染料的吸附能力極佳，吸附程度大小：亞甲基藍 > 亞甲基紫 > 亞甲基綠，與分子平面間距離有關。活性碳對三種有機酸的吸附：發現吸附程度大小為：己二烯酸 > 丁烯二酸 >草酸，推測：活性碳對有越多π鍵的分子，吸附能力越大。在活性碳濾紙碳囊吸附甲基紅的各項實驗中發現：活性碳質量多、溫度高，吸附量大。但在吸附20小時後或35oC以上，會達到吸附與脫附平衡。甲基紅、亞甲基系列四種分子與活性碳的吸附，符合Freundlich恆溫吸附模型良好的線性關係，也證明π-π interaction確是它們之間主要吸附力。

我們以投影片為底，分別塗上導電膠、導電碳膠、鎳絲、不同粒徑的石墨粉或石墨烯等導電材料製作可彎曲的導電片，用它們來取代價格昂貴的ITO(銦錫氧化物)透光導電玻璃片，以製作染料敏化太陽電池(簡稱DSSC)。自製的DSSC的兩極中間塗了奈米級TiO2 (14 nm)晶粒，並以紫羅藍花(乙醇當溶劑)為染劑，再以鹿角萵苣(溶於乙二醇的溶劑中)作為電解液。實驗結果發現，最好的導電材料首推「石墨烯」，並發現以「投影片/鋁膠帶/石墨烯」組合作正極，以可透光的「投影片/導電膠」作為負極，可獲得較高的發電效率。自製的太陽電池不僅製作成本很便宜，而且還可以彎曲喔！

本次科展以探究自製水鳥笛的發聲機制為主題，主要因為地區有許多特有鳥類，希望這個實驗可以做為未來模擬鳥類發聲水鳥笛研究的參考，也可以作為地區發展體驗觀光的參考。本研究分別以無水與有水時的發聲情形做探討。在無水時分別觀察吹管與內吸管粗細、長短與頻率的關係。有水時則探究何時發生多頻音，而在產生多頻音的情況下，影響的發聲的因素有哪些。結果發現無水時水鳥笛發出單一頻率之聲音，且內吸管越長頻率越低，與內吸管粗細、外吸管長短、外吸管粗細無關。在有水的情況下若水位不及內吸管底部，則發出的聲音與無水時相同；若水位高於內吸管底部，則產生多頻聲音，且水位越高多頻變化越快。

本研究探討由正三角形所組成的正多面體及其展開圖的型式，多面體的其中幾面塗上顏色，在同樣由正三角形所組成的棋盤上翻滾，找出翻滾產生的規律，並自創新的滾積木遊戲。

有一三角形ABC，一點M在三角形邊AC上，一圓以BM為直徑，交AB、AC分別於P、Q，找出圓經P、Q作切線之交點R，當M在AC上做變動時動點R之軌跡為何？首先從特殊三角形的軌跡問題開始著手。再將原問題延伸，使原本的軌跡再對另一動點進行掃略，如使三角形頂點B於一平行邊AC的直線上、任意給定的直線上、過A及C之圓上(不含以AC為直徑的圓)等三種情形移動並利用幾何軟體「顯示軌跡」功能觀察其掃略圖形邊界，並試假設其為何種特殊圖形，並嘗試證明猜測的結論。最後嘗試研究此種特殊圖形的特殊性質並推廣之。

本研究在實驗不同弦、彈撥工具、收音位置，以及音箱的材質、厚度、硬度、高度、外圍大小、外圍形狀、音孔大小和音孔形狀對共鳴響度的影響。過程中自製30個音箱，並經三次改良製作2組調弦架。實驗操作共進行2次，結果為：1.不同的弦所產生的響度差異不顯著；2.厚度愈厚的撥片所產生的響度愈大；3.音箱內中間偏下方為產生最大響度的收音位置；4.瓦楞紙材質所產生的響度比馬糞紙、泡棉、軟木為大；5.厚度愈薄的音箱所產生的響度愈大；6.音箱硬度愈硬產生響度愈大；7.體積愈大的音箱所產生的響度愈大；8.音孔大小愈小的音箱產生的響度愈大；9.正多邊形音箱邊數愈多產生的響度愈大；10.音孔在兩側的音箱比音孔在中間的音箱產生較大的響度。希望研究結果提供未來自然與生活科技「聲音與樂器」單元教學之用，以及學習樂器時更能理解聲音共鳴原理。

想要提高太陽能電池效率因而製作水透鏡加在太陽能電池上，利用凸透鏡聚光效果來增加效率。水透鏡的優點是可以改變焦距、方便耐久。過程中自製水透鏡並設計實驗平台測量不同塑膠膜片透光度、水透鏡聚焦特性、水透鏡增加光功率效果、水透鏡增加太陽能電池輸出電壓實驗以及實際在戶外陽光下測試水透鏡對增加太陽能電池效能的影響。實驗結果發現:光功率最高的膜片為EFTE膜；灌入不同水量可改變水透鏡的焦距；在焦點時光功率最大；焦距越短光功率越強。加上水透鏡後提升電壓輸出增加20.4%；單位面積電壓輸出更達原來的248.1%。戶外實測結果顯示天氣晴朗時，水透鏡使效率大幅增加，最大可達192%，平均亦可達84%。因此加上水透鏡後確實能增加太陽能電池的輸出效率。

藉由研究坡地植生草種及常用水土保持物種為何能有效達到水土保持之目的，以及相關物種其根系與防止土壤沖蝕之關係，希望能瞭解植物根系與水土保持的相關性，並進一步與植生工程結合，作為道路旁的坡道或建築物施工方式的參考，以期減少自然災害所造成的損失。