全國中小學科展

高級中等學校組

變化球-球化時間對球墨鑄鐵球化率及機械性質探討

本實驗以碳當量約4.3%的鑄鐵液,經球化處理,於不同等待時間下進行澆鑄,探討球化後等待時間對球墨鑄鐵球化率、石墨分佈及強硬度等機械性質之影響。 實驗過程以固定成份材質於球化桶進行球化處理後,分別等待5、10、15分鐘澆鑄至預先完成的鑄模中,待凝固冷卻後取出鑄件,並於切割及加工處理後進行各項實驗探討。 從實驗結果得知,球化反應10分鐘內澆鑄試片其球化率、強度硬度可達最佳值。極限強度達55.18kg/㎜2,為未球化試片之極限強度12.97kg/㎜2的4倍以上,等待時間超過10分鐘後強度與硬度隨著球化率有下降趨勢。但伸長率及降伏值都有倍數成長,而對硬度僅有少量提升。

丁香樹皮萃取物 Syringin 在巴金森氏症動物模型效用之評估與機制探討

巴金森氏症是好發於老年人的退化性神經疾病,在高齡化的台灣社會,是未來急需重視的老年疾病。本實驗以秀麗隱桿線蟲為實驗對象,利用6-OHDA分別引發BZ555、NL5901、DA2123與N2品系之線蟲的神經退化,探討丁香樹皮萃取物 (Syringin) 作為治療巴金森氏症候選天然藥物的可能性。實驗結果顯示,Syringin能修復退化的多巴胺神經元,降低α-突觸核蛋白聚集、ROS含量與提升存活率,且能促進細胞自噬並改善運動行為。另一方面,透過pdr-1與Sir2.1基因缺陷的線蟲探討Syringin參與的訊息傳遞路徑,我們認為Syringin透過激活Sir2.1-PINK1-Parkin通路來促進自噬,恢復退化的多巴胺神經元,保護細胞不受6-OHDA的破壞。此結果能對後續治療此疾病提供可能的替代方案,解決未來台灣高齡化社會所面臨之老年人健康問題。

Stewart's Theorem的推廣及相關探討

本文主要探討:在頂角為∠A、腰長為 ̅(AB) =l的等腰三角形ABC中,給定t, 滿足(¯PA2-l2)/(¯PBׯPC)=±t的所有P點的軌跡方程式及圖形,我們得知: 一、t=1時,其圖形為直線¯(BC)與△ABC外接圓的聯集。 二、0

新冠疫情期間因應確診者隔離政策,線上看診重要性大大提升,在需求量越來越多的情況下,許多問題也浮出檯面。經由資料蒐集、討論與訪談診所人員後,我們發現有很多高齡者因數位落差而不會操作線上看診,導致被排除於醫療網之外。因此決定將主題聚焦於如何改善高齡者的數位落差,讓他們學會線上看診的操作,確保看診權益。我們的解決方法以民眾較常接觸的地方診所為中心,思考診所的服務創新以及如何改善服務流程。後續再更深入探討縮減數位落差的方法,可結合地方志工以建立完善的社會支持系統,即整合流程方案,逐步降低高齡者的數位落差,提供另一個就醫管道,增進社會福址。

「鈦」需要了,「啡」你不可-咖啡因對鈣鈦礦太陽能電池之主動層改質

隨著人類越來越重視綠色能源,太陽能的開發成為科學家積極發展的項目,而鈣鈦礦太陽能電池為近期最具有潛力的一種電池,其採用溶液塗佈的方式製造,製程相較於傳統矽晶太陽能電池簡單許多,但鈣鈦礦卻十分容易受環境影響而降解。而咖啡因作為一種生物鹼,能釋出電子填補鈣鈦礦層表面的正電缺陷,以增加電池效率及壽命。因此本研究希望透過在電池中加入咖啡因,提升電池的效率。在本研究中,我們將不同濃度的咖啡因或氯化咖啡因加入鈣鈦礦溶液,製作成太陽能電池,再對電池的各項光伏數值及鈣鈦礦表面狀況進行測量,以找出最能提升鈣鈦礦太陽能電池效率的咖啡因濃度,以及咖啡因氯化前後對電池影響之比較。

藍已去除–探討二氧化鈦奈米線在不同製程下對亞甲藍的降解效果

本研究是探討將P25二氧化鈦改質成奈米線,其製程在可見光照射下對亞甲藍的光降解效果(10mg奈米線降解20ppm、15mL亞甲藍溶液)。首先我們在五種不同水熱溫度中找出最佳製程溫度,接著以不同的水熱時間找出最佳製程時間,最後發現以TiO2/180℃/18hr為最佳二氧化鈦奈米線製程條件,在可見光照射下降解率達41.7%。接著以此二氧化鈦奈米線作為載體,添加1.0%的銅、銀、鐵,發現添加銀可提高其降解率。最後以銀作為添加金屬,改變濃度製作觸媒,發現以1.0%的銀為最佳製程條件,降解率為60.4%。另外我們對觸媒進行XRD、SEM、PL、氫氧自由基檢測、BET、DRS分析、觸媒回收率、二次降解及日光降解之效果。我們發現觸媒回收率可達94.2%,二次降解效率可達99.0%與94.0%。

雲深不知處總得鹽水瘋泡—利用水模擬大氣中密度差介面的紊流穿透及混和

本研究旨在探討層雲結構產生上的一些物理機制,一般情況為地表附近空氣經由日照加熱而對流上升,而後與冷空氣混和凝結,我們藉由建立一些相關的模型來探討此一現象,利用水中紊流模擬大氣,設計密度界面模擬大氣中密度層變界面,透過染劑以及雷射誘導螢光等技術來觀察,而後探討紊流穿透界面或與界面上溶液混和時的相關現象,並利用一些計算,例如達西-魏斯巴赫方程或渦量方程式等,去解釋這樣的模型,配合電腦程式輔助分析紊流的速度及形狀等特性的關係,,再用不確定度去評估實驗精確性,連結這個紊流模式與大氣流體中的現象,並可推廣至諸如海底火山噴泉或是工廠汙染物排放。

邊權與零的親密關係

在圖論中,以G=(V,E)表示一個圖,其中G的頂點集合記作V(G)、邊集合記作E(G)。令k是一個正整數,若能在G的每個邊上各給一個非零整數{±1,±2,±3,...,±(k−1)}的標號,且每個頂點所連出的邊標號總和為0,則稱圖G有零和k流,當k有最小值時,稱k為圖G的零和基數,記作F(G)。 零和流(zero-sum flow)是由無零流(nowhere-zero flow)演化而來的問題,亦是一種邊上加權的問題。在2009年S. Akbari等人提出零和流猜想,猜測所有滿足零和的圖其零和基數皆不大於6。 在本作品,我們設計雙色標籤與圖形變換的方法,成功刻劃出尤拉圖(每個頂點都連出偶數個邊的連通圖)零和基數為3的充要條件,並將其變換的技巧與結果,應用於判斷其它圖形的零和基數。

細胞的社會住宅—開發應用於幹細胞培養具磁分離能力之纖維素微球

幹細胞治療為全球再生醫學趨勢。 微球是一種三維細胞培養的方式,目前最普及的微球Cytodex具價格高、需額外透析膜來分離材料與細胞等缺點,引發我們開發磁性奈米氧化鐵纖維素微球的動機。 藉由共沉澱法合成磁性奈米氧化鐵,再以乳化法將其包覆於羧甲基纖維素微球中,表面透過交聯反應使微球更加穩固。我們嘗試四種變因調控微球製程參數,成功使微球粒徑大小達到與 Cytodex 相近的長邊204.886 µm,且驗證幹細胞能於微球表面生長,並透過磁性分離快速獲得幹細胞。 本研究成果相較於市售微球透析膜方式,方便、環保且低成本。未來可進一步探討微球的光熱性質使細胞脫離微球表面,避免細胞傷害,利用化學材料設計與合成磁性微球放大幹細胞,提供更新穎的細胞培養分離方式。

LH對快篩試劑顏色深淺定量

隨著快篩的實用度提高,我們希望能夠更了解快篩的原理、適合快篩的濃度與體積,以及最合適的作用時間,我們以色彩灰階值作為顏色深淺定量。由於COVID-19的檢測試劑需要高規格的實驗室,因此我們選擇較易取得的排卵試劑,我們跟龍騰生技公司取得排卵試劑以及黃體素80MIU濃度的尿液,我們將原濃度尿液體積分成30、50、75、100μl,發現每種濃度的深度大致相同。我們將原濃度分別稀釋成1、2/3、1/3、1/9、1/27、1/40、1/50倍,發現顏色深度隨著濃度下降變淺。而快篩可測得的最低體積介於25μl~30μl,最低濃度則介於1/50~1/55原濃度之間,每組數據皆在8~9分鐘時達到穩定。