全國中小學科展

第54屆--民國103年

水中的移動城堡

本研究主要探討毛翅目鱗石蛾科幼蟲的築巢行為,實驗對象為錐黑長節石蛾,學名為Goerodes corniger Ulmer。幼蟲會利用水中枯落葉片築巢,亦會利用部分植物的新鮮葉片來築巢。葉片巢型可分成「長柱狀」及「長錐狀」兩種。築巢過程可分成咬巢片、修巢片及黏巢片三步驟並反覆進行,築一個巢的平均時間約為7時40分。築巢時會利用後肢來測量巢片的寬度,黏合巢片時不同側面的巢片會錯開排列,巢片形狀的前、後緣呈圓弧狀,左、右緣則凸出成「ㄑ」狀,讓巢片能緊密黏合。各齡期幼蟲的巢內部均具有淡黃色薄膜,可使幼蟲的巢結構更加堅固。 推測鱗石蛾科幼蟲有4~5個齡期,各齡期頭殼寬範圍由小至大分別為(1)<0.18mm(推測值) (2)0.18mm至0.2mm;(3) 0.29mm至0.35mm;(4) 0.45mm至0.55mm及(5) 0.65mm至0.9mm。

銅銅滾『蛋』『殼』真神奇

蛋殼內約九成成分為碳酸鈣。實驗結果顯示蛋殼對吸附銅離子有良好的效果,蛋膜則無。我們為了提升蛋殼吸附銅離子的量與速度,做了六個實驗,分別改變不同溫度、轉速、蛋殼質量、顆粒大小、吸附材料及環境酸鹼度,實驗結果顯示,轉速及溶液酸鹼度對蛋殼吸附銅離子的量與速度並無太大影響。而蛋殼顆粒大小、質量及溫度及對於吸附銅離子有明顯差異,所以改變蛋殼質量與顆粒大小可提升吸附銅離子的量與速度。最後再以茶葉蛋、土雞蛋蛋殼進行銅離子吸附條件探討,並發現土雞蛋與雞蛋蛋殼對銅離子吸附效果較佳。

「竹」巢高手-探討影響棕泥壺蜂築巢因子

本研究探討影響棕泥壺蜂築巢的因子,利用One-way ANOVA CRD模型分析,以巢室口顏色改變、更換巢室位置、清洗巢室口及噴灑花香等不同因子進行實驗,並比較壺蜂往返巢室、巢室口徘徊、巢室內停留等時間上的差異,再觀察受到障礙物阻擋時、天敵侵入後壺蜂的反應,探討壺蜂築巢的秘密。初步得到結果,前三項的檢定統計量分別為F0=0.6222、F0= 2.0134、F0=1,為接受H0,顯著性表示這些因子不會影響壺蜂進入巢室。但噴灑花香得到F0= 245屬於拒絕域,為拒絕H0,有足夠地顯著性表示,改變巢室入口氣味,會顯著影響壺蜂進入巢室。另外刻意阻擋以及天敵侵入雖然沒有顯著意義指出對築巢有影響,但是就從壺蜂身上已經觀察到出現異常的行為。因此氣味是影響棕泥壺蜂築巢最主要的因子。

得「吸」應手-鐵質磁磚與磁縫掛勾之研究

為減少使用釘子、市售之掛勾,對磁磚牆面所造成之脫落、破損。本研究於一般磁磚溼式之生產方式中,將鐵粉與黏土混合,經由高溫燒結後,製成具磁吸特性之鐵質磁磚,並於100×100×6 mm3之磁磚試體實驗下,將磁磚原料與鐵粉原料以分層及混合之舖疊方式緊密結合;研究中發現鐵粉與黏土混合鋪疊試樣之磁吸能力大於分層後鋪疊之試樣;另於相同燒製溫度1000℃下,探討何種配比之鐵質磁磚,能達到最佳之磁吸力效果;本研究利用自行設計之3D列印改良磁縫掛勾與一般磁鐵掛勾相比,可確實提升鐵質磁磚吸附重量之能力,並達到具有耐久性及實用性之功用。

『銀』在起跑『線』~探討提升第二代自製可撓式染料敏化太陽電池效能之研究

為提高耐溫性、製程需求等因素,選用PC薄膜為可撓式基材,製備第二代可撓式染敏太陽電池建議條件,負極:PC/導電膜/TiO2/紫羅蘭/奈米銀線,正極:PC/導電膜/少層奈米石墨烯第一層組合。塗佈奈米銀線提升導電性,降低電池內電阻,使二代自製電池效能提升。加入水溶性幾丁聚醣於電解液,製成糊狀電解質,改善電解液易滲的問題,延長電池工作時間。串聯3-4組二代自製電池,可驅動數位時鐘及計時器,增加其運用性。自製可撓式光量子點4層之太陽電池,其效能與第二代自製可撓式染敏太陽電池相近。

不再被侷限-漂浮顯示器

高溫超導釔鋇銅氧(Yttrium barium copper oxide,YBa2Cu3O7-δ,YBCO)於1987年由科學家朱經武、吳茂昆、和趙忠賢共同發現,其重要性是首次除了突破了液態氮的「溫度壁壘」,亦即以液態氮取代以往以液態氦的方式降溫以外,另外我們還發現生活中要取得氧化釔(Y2O3)、碳酸鋇(BaCO3)、及氧化銅(CuO)並不難,這使得造價相較起來大幅降低。本研究嘗試將YBCO的反磁性結合發光二極體使顯示器不再只是固定在一平面上。實驗找出釔鋇銅氧的磁懸浮乘載力關係圖、如何從封裝中剝離LED晶粒、以及取出內嵌式電路板(Integrated Circuit, IC)中的晶片,藉此若能將三者和一將能使飄浮顯示器的可能性提高。

雙軸控制太陽位置追蹤器之研製

本文首先討論如何將太陽光源空間位置轉換成對應的直流馬達驅動訊號的思考邏輯流程。接著進行太陽能板與光源距離的平方反比實驗及光照強度相對於不同入射角的光照強度變化實驗,藉由實驗證明太陽位置追蹤器的功能可以提高太陽能板的平均發電效率。再來依據前述的訊號轉換及控制邏輯流程,分段實驗及製作各部份模組,再組合成雙軸控制的太陽位置追蹤器,最後利用已結合機械旋轉控制系統的雙軸太陽位置追蹤器進行測試。

小小「硝」防員

日常飲食中,我們無法避免的接觸醃製肉類或豐富營養價值的蔬菜,但它們都含有大量的硝酸鹽,若與乳酸菌飲料搭配,會生成致癌物亞硝胺,為了防範硝酸鹽,我們進行了幾個實驗,從當中發現含茶多酚的茶類飲料、有豐富維生素E的堅果及富維他命C的水果,都有助於降低硝酸鹽。此外,我們發現蔬菜的葉柄含量最高,食用老葉則相對安全,在探討烹調方式的實驗中也證實,人們常說的水煮優於直接加熱,也的確明顯具有降低硝酸鹽含量的功能。

有米樂-米製麵包成品之探討

我們針對各種類型的米製麵包進行探討,比較其外觀和內部組織、鬆軟度、彈性、韌性和保存變化的差異。 研究結果顯示:在來米粉的含量越多,麵包表皮龜裂越明顯,鬆軟度、彈性越差,但韌性越好。蓬萊米粉製麵包則有較佳的彈性,糙米粉和糯米粉製的麵包與完全使用高筋麵粉製成的麵包,口感很類似。另添加小麥蛋白粉的米穀粉麵包,較有彈性。自製麵包多數在第四天會開始發霉,隨時間擺放越久,麵包會因老化產生形變。 以米穀粉製作麵包,可促進米食消費,又具營養價值。對於愈來愈重視食安問題或對小麥過敏的民眾,可有另一個新選擇。

挖!挖!挖!挖出「夢的時代」

學校前面正在興建「夢時代購物中心」大樓,我們從長30m,深度10m的剖面上,採集地層中的泥砂和化石,研究不同深度的泥砂和化石特徵,找到符合台南台地台南層四階段的地質全貌。 到台南黃金海岸挖掘,觀察海浪沖擊沙灘貝殼的方向變化,及保麗龍碎屑在沙灘上留下的排列形狀等,驗證台南的地層特徵及形成原因。 從學校室內的「模擬海浪沖擊實驗」知道海浪的沖擊,可以使沙灘上的泥砂一層層的堆積;也會使貝殼在沙灘上排列有一定的方向性。 這代表著學校前面「夢時代」的地層和5800~7200年前堆積的台南層是一樣的,所以「夢時代」的地層也就是台南層的地層。這讓我們想起著5800~7200年前的台南地區海進海退堆積,也就是我們心目中的「夢的時代」。