第52屆--民國101年

我們在科學園遊會中見識到「紙」的力量，就展開有關的研究。在閱讀相關報告後，決定以「圖畫紙」及紙上放量杯、連續倒水的方式實驗。研究發現：以短邊對折或以對角線為基準線對折處理的圖畫紙，摺數越多載重越強。而以短邊為底畫出不同夾角為基準線的折紙實驗，則角度越大載重就越強。再深入分別研究摺數、每摺高度、每摺頂角角度，則發現摺數越多、高度越低、頂角60度載重效果最好。若在折紙下面黏貼紙條或底板固定兩邊，載重比未固定的好。在空心圓柱和放射狀柱體實驗，發現圓周較大效果較好，在柱內加上十字或米字柱體載重力會更增強；柱體承受不了時，常常是以柱身凹陷或是旋轉方式倒下。最後，我們也實驗證明紙柱越短載重力就越強。

本研究主要探討怨言數y與排列人數x的關係，根據研究發現，怨言數的排列個數f(x,y)與人數x的排列組合有關。當x個人排列時，怨言數f(x,y)為0≤y≤x(x-1)/2；而怨言數的排列個數f(x,y)有對稱性，即f(x,y)=(x,x(x-1)/2-y)。從1個人排列開始，依序列出1～x個人排列人數的f(x,y)後，以f(x,y)=f(x-1,y)+f(x-1,y-1)+f(x-1,y-2)+...+f(x-1,y-x+1)可算出f(x,y)。最後，我發現用組合公式n!/m!(n-m)!可直接計算出f(x,0)～f(x,3)的數值，並根據研究結果限制對未來研究提出建議。

本組利用自製的「彈性測試裝置」，探討溫度、濕度對乒乓球拍拍面彈性的影響。經實驗後發現，正膠或反膠拍面的彈性都會受環境中的溫、濕度影響。其簡述如下：環境中的溫度越高，拍面彈性越佳；溫度越低，拍面彈性越差。濕度越低，拍面彈性越佳；濕度越高，拍面彈性越差。而且：一、正膠(長顆粒)拍面在溫度20℃-25℃、濕度55%-65%時彈性變化最大。二、正膠(短顆粒)拍面在溫度15℃-20℃、濕度70%-75%時彈性變化最大。三、反膠(平面)拍面之彈性緩和的隨溫度升高而變佳；隨濕度增加而變差。台灣地區年均溫約24℃，相對溼度約70%~85%，影響彈性最大的溫度及濕度範圍正好皆落於此區塊，因此，在台灣地區進行的桌球比賽應特別注意溫度及濕度對桌球拍拍面彈性的影響。

台灣汽機車密度居世界之冠。汽機車排放之直接與間接形成懸浮微粒與臭氧，為都會區空氣主要污染物，並危害民眾健康，相關議題亦是全球關注的焦點。在法令規範未達一定成效時，戴口罩為保護呼吸道簡易的方式。口罩款式甚多，民眾認知甚少。本研究利用手持式粒子計數器、掃描式氣動粒徑分析儀與分光光度計等儀器，量測各式口罩對懸浮微粒與臭氧的攔截效率。結果得知機車廢氣之懸浮微粒主要粒徑落於「最易穿透粒徑」範圍，粒子不易攔截又易深入肺泡造成傷害。研究發現熔噴不織布層為口罩高攔截效率之關鍵因素，清洗後，短期效率無明顯下降，但因結構破壞仍需更換，藉此我們組合出高效率且可替換內層的布口罩。本研究結果可做為民眾選擇口罩之依據。

本文之主要工作可分為下列幾部分：(一)首先利用光柵校正各種雷射光(紅、綠、紫)的波長。(二)利用各種波長的雷射光來做司乃耳定律實驗及彩虹原理實驗，測量液體折射率後並比較它們的準確度。(三)採用準確度較高的測量方法「彩虹原理」，測量多種混合液體的折射率。(四)利用實驗結果去探討多種混合液體之折射率的計算模式。由實驗結果分析，可獲得以下重要結論：第一，利用彩虹原理測量液體(或多種混合液體)折射率具有很高的準確度。第二，本組找到了混合液體之折射率的新計算模式；且利用此計算模式，可迅速且準確調配出所想要之折射率的混合溶液。

本實驗為製備「第三代光敏染料太陽能電池」之最佳化，並研究出「奈米級光敏染料太陽能漆」。比較七種花青素染料對於太陽能漆之影響，加入同樣具有光電效應的不同形狀奈米銀粒子，藉由照射各種光源與改變照射時間的長短，測定其電壓、電流並計算其轉換率。研究所得到的「奈米級光敏染料太陽能漆」，比較其正、負極條件不同之影響，所得到的實驗轉換率可高達1.43×10-2%。

蕨類植物葉面下表皮的表皮細胞形態以及氣孔系的形態有豐富多元的變化，比起其他類群植物，蕨類的氣孔偏小，幾乎呈線型，保衛細胞週遭幾乎都存在數目不等的副細胞，且其表皮細胞呈拼圖狀的波浪型。我們分析多種蕨類氣孔與周遭表皮細胞的形態關係，發現同科蕨類植物之氣孔系形態相似，可作為分類的依據；而不同科蕨類之間氣孔形態的關係與孢子囊親緣關係樹不甚符合，並依此繪出依氣孔系安排的親緣關係樹。而蕨類植物與其他類群植物的演化及形態關係則有待我們進一步研究。

本實驗測量不同齡期紅娘華的體長、呼吸管長、捕捉足長，並使用異速生長方程式計算，發現呼吸管相對於體長是正的異速生長，捕捉足相對於體長是負的異速生長。利用電子顯微鏡觀察發現，呼吸管上有兩種微構造，其中微鱗毛會隨著齡期而增加，但捕捉足上的微鱗毛變化不大，顯示呼吸管的微鱗毛可能會增加浮力。以水分不同環境飼養結果發現，缺水環境會使紅娘華呼吸管外部微鱗毛減少，但呼吸管內部的細毛並未減少，顯示呼吸管對於生存是很重要。如此外觀的改變，使得棲息位置會越往水深處移動，以獲得更大的安全。

進行科學闖關時，製作一種兩面的小扇，快速轉動後，竟然使兩個畫面結合，我們就開始探討這個特別的視覺暫留現象。本次研究內容有：如何形成動態效果的圖像；什麼情況下可以產生動態的感覺。我們的研究結果是：一、畫面在每秒至少呈現12張時，較能穩定的產生動態變化的感受。二、在三個畫面變換時，畫面主體位置若相距過遠，就無法感受到動態變化的感覺；若主體位置不變，僅改變主體上的局部畫面時，比較容易產生動態變化的感覺。三、更換畫面速度相同時，分解動作的畫面數愈多，愈能看出連續動態的感覺。四、視覺暫留是一種主觀的感受，有時感覺會因人而異。五、馬達轉速過快時，無法使用肉眼算出轉速，可利用錄製聲音的方式計算速度。

本研究在探討以「芒草」作為造紙新原料的可行性。本研究目的有三：A從芒草紙的外觀、抗張強度、吸水性、透水性等紙張性質，來探討芒草造紙的可行性。B比較芒草纖維紙、闊葉木纖維紙、複合纖維紙的差異性。C探討芒草紙的應用與推廣價值。研究結果發現：a芒草紙與一般紙造紙原料—闊葉樹紙漿，在書寫上並無太大差異。b纖維交織情況會影響紙張的抗張強度、吸水性及透水性。c芒草紙在應用部分，其抗張強度好，適合做紙袋；透水性較差，適合做紙杯墊；在外觀上具有古典美，在強調個別化的時代，可做為藝術材料。由以上結果，我們評估其可行性甚高。因為「芒草」生長季短，且生長速度快，取用它不但對生態無礙，還能為芒草找到新的經濟價值。