全國中小學科展

第56屆--民國105年

液體跳跳樂-表面張力與二次觸水的探討

當液滴落下和水面第一次接觸時,因水的表面張力造成液滴彈起,第二次與水接觸時才穿透水面,我們做了幾個實驗發現表面張力與產生液滴彈起現象的最低落下高度有關,當表面張力越低時,能產生現象的最低高度也越低。若將液體換成油性磁流體,探討液滴彈起現象是否不同。

秋葵甲醇萃取物抗氧化與抗腫瘤特性分析

本研究目的主要探討秋葵甲醇萃取物之抗氧化與抗腫瘤特性。先將2克秋葵粉末以100 ml甲醇攪拌萃取,總酚含量相當於1.14 mg沒食子酸的含量。在抗氧化滴定試驗,10 ml的秋葵甲醇萃取液分別需要消耗6.92和8.88 ml的0.02 M碘液和過錳酸鉀才能達到滴定終點。而濃度60%秋葵甲醇萃取液,其螯合亞鐵離子能力可達50%以上。秋葵甲醇萃取液可清除75%的自由基DPPH,優於75 ppm的維他命C功效。在抗腫瘤細胞生長試驗方面,結果顯示在秋葵甲醇萃取物濃度18 ug/ml就對大腸癌SW480細胞生長有抑制作用,隨著濃度越高抑制現象更明顯,在濃度75 ug/ml可達100%的抑制效率。綜合以上的研究結果,證實秋葵甲醇萃取物具有良好的抗氧化能力與抑制大腸癌細胞生長特性,而且這兩項特性都有明顯的濃度依賴性。

海灣沙灘上有孔蟲的遺骸

去年我參加科展,研究的主題是「夢時代地下停車場的地層」,其中最感興趣的是「有孔蟲亞化石」的認識。今年我繼續研究「台南海岸」、「澎湖馬公南邊海岸」及「恆春半島海岸」砂灘上有孔蟲遺骸。我們到這些景點採集泥砂,在實體顯微鏡下觀察泥砂裡有孔蟲的特徵、外形;並從採集地點的海灣特質,探討有孔蟲的生長環境是淺海、海灣、潟湖和沼澤,並且推想出營養源豐富的地區是有孔蟲生長的好地方。

「蛋」妝素抹 - 探討植物蛋白製作天然塗料之可行性

傳統塗料使用大量的重金屬與溶劑,影響著大家的身體健康,所以我們探討以自製天然的塗料來取代傳統的塗料。我們取四種豆類:黃豆、黑豆、米豆與花豆,以加酸改質,比較發現以黃豆蛋白質沉澱量最高,所以取黃豆來製作出天然塗料,使用四種抑菌材料硼酸、硼砂、小蘇打粉和薑汁比較抑菌效果、以硼酸效果最好。再將黃豆蛋白分別加入碳酸鈣、硫酸鈣和對照組、放入酸、鹼、中性清潔劑水溶液中做比較、因此實驗證明,黃豆蛋白可用於天然塗料的製作。

「銅」樣是「鈦」陽能—探討太陽能電池組裝情形

為了能增進太陽能電池效率,以及了解太陽能電池作用的原理,我們試圖結合N型半導的二氧化鈦及P型半導體的氧化亞銅成為一個光電池。首先嘗試組裝出簡易的DSSC(染料光敏化太陽能電池)。實驗過程中發現二氧化鈦的塗佈濃度會影響其效能,故以不同塗佈濃度互相比較,尋找較佳塗佈濃度。接著組裝氧化亞銅作為半導體的太陽能電池。以直接燒結、改良燒結過程和以電鍍法等方式製造出氧化亞銅薄膜,比較不同方法製造出的氧化亞銅間之差異。並且以XRD及SEM觀測二氧化鈦以及氧化亞銅晶體結構,找出最適合成為光電池的條件。最後再將二氧化鈦和氧化亞銅結合,期望帶來更高的效益。

庫「蔽」了

隨著全球氣候暖化的影響,世界各地紛紛出現乾旱、缺水等嚴重問題。根據資料顯示,臺灣年降雨量遠高於世界年降雨量的平均,但卻排列在世界缺水國家中,原因之一是蒸發掉約284億公噸的水 (2014年)。因此,我們利用模擬水庫,以鎢絲燈和UV燈來模擬陽光,在模擬水庫上放入實驗遮蔽物,來觀察測量水位和水質的變化;找到最佳遮蔽物後,取水庫水進行戶外遮蔽網的實驗。 實驗結果我們發現,水面覆蓋率高的遮蔽物會使水蒸發的速度下降;黑色的遮蔽物能降低水蒸發的速度;小寶特瓶內有抗UV黑布的遮蔽物能降低水蒸發速度及對水質維護有最好的效果。 希望我們研究的遮蔽網能資源回收再利用,將來能夠成為大家日常生活上保水、淨水,最經濟實惠的好方法。

真「醇」假「純」~水玻璃大解碼

自然老師教我們做海底花園的實驗,令人驚訝的是在矽酸鈉水溶液裡,加入一些粉末,竟然可以「長」出像水草的柱體。我們很好奇心,於是便開始一連串實驗。研究結果發現: 一、不同物質結晶快慢速度不同,而不同物質,各有其最適合的水玻璃濃度。 二、結晶的物質加入水玻璃的量越多,長出的結晶物也越高。 三、等量的水玻璃,結晶物質所能長的高度,與水位高度有關。 四、水玻璃遇到酸性、鹼性和中性物質時,產生的凝膠、透光度及黏滯性效果不同。 五、醇類加入水玻璃,水玻璃濃度越高,凝膠現象越明顯、黏滯性越高。 六、可由透光度大小,判斷醇類濃度。 七、利用60%水玻璃,檢測真酒假酒的效果最好!

貓眼玉穿—史前玉器鑽孔材料研究

三千多年前在尚未有鐵器的輔助下,臺灣史前玉匠是使用那些鑽孔材料將玉石鑽製成精美玉器的呢?研究者透過地緣關係至史前玉作坊---花蓮支亞干遺址進行田野調查,在採集部份植物與礦物後,委託切玉師傅切磨成鑽棒,再運用電動鑽具輔助,逐一進行鑽孔實驗,以了解其鑽玉效果;並透過顯微觀察了解其構造特性,以尋找史前最佳鑽孔材料。 實驗發現,貓眼閃玉、紫玉髓及臘光閃玉可鑽穿臺灣閃玉。而且貓眼閃玉的鑽孔效率明顯比紫玉髓及臘光閃玉好;貓眼玉製作成的鑽棒在鑽玉過程的耗損程度也比兩者低。 透過光學顯微鏡觀察礦物內部的結構,發現貓眼玉礦內部由交錯的結晶纖維聚合而成,是否因此分散外力,並減緩鑽棒的耗損與衝擊,值得進一步探究。

「烯」手「銅」心-自製儀器偵測氧化石墨烯複合物對銅離子的吸附探討

本實驗首先探討製備氧化石墨烯的最佳條件,及其氧化後的表面官能基的含量及特徵。為了有效增加水中銅離子的吸附效果,我們利用幾丁聚醣進行複合並製成試劑,經實驗得知本試劑其最佳複合比例,氧化石墨烯與幾丁聚醣的含量比為3:2,複合後吸附銅離子效能為同質量活性碳的8-9倍。本試劑在重覆測試10次反應後,其吸脫附後的再生率為78.1%,表示本試劑有良好回收再利用效果。最後我們利用自製儀器有效即時偵測銅離子的吸附情形,其吸附率可達93.8%。

神奇的電解質

我們利用小玻璃瓶自製電解質檢測燈,並逐步改良成僅兩個電極外露,其餘部分完全密封,可以直接放置水溶液檢測燈,並用以檢測不同的水溶液,探討導電度的大小與燈泡亮度之間的關係。在第一部分市售飲料的實驗,結果發現使用導電度計無法測量出的差異,而使用自製的電解質檢測燈,用照度大小來推測出其導電度之大小,也就是隨著亮度的變化之大小,可輕易地辨別出導電度值的高低,這種方便攜帶又不昂貴的自製檢測燈,很適合用來作國中理化的教材。 第二部分的天然果汁導電實驗,雖然柳橙、檸檬、大、小番茄的導電度在導電計上都呈現無限大,但自製的電解質檢測燈的照度實驗卻可以輕易的辨別出來,反而是小番茄的照度是五種水果中最大的。