全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

高級中等學校組

鉛萬別放棄-硫酸鎂對失效鉛蓄電池的影響

車用電瓶的蓄電力下降主因為極板產生了不可逆的硫酸鉛結晶,俗稱硫化。使電池恢復效能的方法之一:加入含硫酸鎂的化學試劑。本實驗利用鉛片自製蓄電池,模擬生活中電瓶在重覆使用下,其正、負極產生硫酸鉛的情形,並測定放電續航力。在電解液中加入不同濃度的硫酸鎂,其對極板結晶與放電續航力的恢復率呈正相關;實驗中發現,硫酸鎂會降低充電時陰極產生氫氣的速率。接著探討在不同的時機點加入硫酸鎂,結果顯示在充電前加入硫酸鎂的效果最佳。進一步研究不同鹽類(鎂鹽或硫酸鹽等),其中只有硫酸鋁可提升續航力,而硫酸鋁、硫酸鎂和硫酸鉛三者皆為單斜晶系。最後,我們將此結果運用到車用電瓶上,發現硫酸鎂對其續航力確實有明顯提升。

「衣」起革命—涼感衣各項指標檢測與改良

本研究利用各項熱性質與舒適性來比較市售涼感衣的優劣,包括熱傳導、熱擴散、熱吸收、Qmax值、吸水性和彈性力,接著比較各纖維差異。比較完後本團隊開始思索如何使涼感衣更涼爽舒適。而市場上的複合功能衣物,如GORE-TEX®布料的透氣排汗與防水功能是利用多層布與薄膜的組合達到效果。受到啟發後開始進行涼感薄膜塗佈實驗,主要是添加涼感礦石粉體於DPU中,再塗佈於織物上。為多方比較,設計了塗佈不同厚度及添加不同比例涼感粉體的實驗組,每一組再進行熱性質和舒適性實驗。最後比較涼感效果、舒適性與經濟效益等各項實驗參數組合,結果顯示最佳條件為:塗佈厚度100μm涼感粉體15wt%。被覆涼爽織物未來可用於春夏季之外套、長褲、床罩、枕頭套、坐墊與躺椅等用途。

「匿」來順受?「情」何以堪—以情感需求探討青少年之匿名留言行為

本研究旨在探討青少年的情感需求、個人因素(性別、年齡等)和匿名留言動機之間的相關性,並比較不同留言動機是否影響自我揭露面向。研究者以臺灣本島12至18歲的青少年為研究對象,採便利抽樣方式發放紙本及網路問卷,有效樣本共580人。問卷資料以描述性統計、相關分析、單因子變異數分析和迴歸分析進行檢定,結果顯示:青少年的情感需求和匿名留言習慣與動機呈正相關。而青少年在個人抒發情感時,留言內容沒有特定正向或負向,且會增加留言數量與完整度。但青少年將留言動機建立於他人時,留言內容會偏負向,試圖以此獲得回應或影響他人對某人、事、物的看法。最後,本研究根據研究結果提出相關建議,供教育界、輔導單位和後續研究者參考。

以衰減瞬逝全反射U型光纖感測器應用於過敏偵測之研究

本研究研發一U型光纖生物感測器。進行偵測時,首先將抗原修飾於光纖表面上,再將光纖先後浸泡於模擬樣品及二級抗體(二抗)。隨後,把U型光纖鎖入反應槽中並移至光學平台上導入雷射。最後,在反應槽中通入奈米金粒子溶液,奈米金粒子會與二抗接合,從而附著於光纖表面上,在光纖表面上形成抗原偵測目標二抗奈米金粒子之結構。奈米金粒子的附著改變溶液之折射率,同時也吸收雷射,使訊號的改變更加劇烈,讓此設計得以偵測小型生物分子。 本感測器與時間相關,能以動力學模型計算生物分子接合之解離常數,以低成本、快速、簡易的操作進行抗體篩檢等生物小分子檢驗。同時亦有發展為波導平台,具有模組化、大量檢測的潛力。

憑水相鳳-積水鳳梨毛狀體與吸水路徑探討

本研究主要是觀察積水型鳳梨 (Neoregelia ampullacea) 葉子表面氣孔與毛狀體分布密度、氣孔開閉,還有根部及葉子維管束吸水的模式。結果發現此種積水型鳳梨的氣孔只分布在下表皮,主要在晚上開啟,然而白天氣孔也有相當比例是打開的,而葉子的毛狀體有兩種型態,分布在下表皮與基部的毛狀體數量不僅較多而且較大型。另外,根部雖然具輸導能力,但是內部出現空洞化,葉表的毛狀體具有輔助吸收水份的功能,水份主要由基部的毛狀體進入至維管束內,再由下而上因打開的氣孔產生蒸散作用的拉力。此外,我們也與另外兩種積水鳳梨(虎斑與火球)做功能性的比較。若能對毛狀體構造更加了解,將可應用於仿生生物學,生產保暖又吸汗的織布或收集水份的工具。

同聲相應『辨材』無礙

本研究係使⽤快速傅⽴葉轉換對⾦屬圓板撞擊產⽣的⾳頻進⾏分析,並搭配⾃製的運算叢集,來實現使材料辨識系統。本研究為分析⾦屬圓版與其相關之物理量對⾳頻的影響,吾⼈透過 Journal of Sounds and Vibrations 中的⼀篇 “The Influence Of Poisson’s Ratio On The Natural Frequencies Of Free Circular Plates”之公式,配合⼤量實驗做為數據轉換的基礎,找出⾦屬的Ψ值,如鋁為0.15762、鐵為0.28921、銅為0.36213,最後將之整合,並提出以機器學習的⽅式優化材料辨識系統,⼤⼤提⾼本研究之未來發展性。

鬼豔鍬形蟲護雌行為及生殖策略之探討

本研究分析鬼艷鍬形蟲Odontolabis siva parryi Boileau, 1905交配行為,探討其生殖策略。研究發現擇偶主動權在♂,同意權由♀決定。大型♂在擇偶時更主動,但大型♀若不願意交配,則更容易逃離。交尾中♀會因體位異常明顯掙扎,交尾費時更久。若勉強同意交尾,交尾後將逃、慌亂越久,♂將更難成功護雌。♂體長越大,交尾後原地偵測越久,護雌行為會更晚出現。面對小王且老婆在場時,♂生殖策略為主動攻擊與護雌並行,即使由小王取得交配權,老公仍會努力奪回護雌權。面對小三時,護雌不會因有伴侶而具專一性,♂蟲採取護雌的生殖策略時,也不會輕易放棄擁有更多繁殖的機會。因觀察到交配後有精莢掉落,故推測♂除以護雌行為降低精子競爭風險外,可能還有精子置換的生殖策略。

「球」好撞撞—球體撞擊平面移動及滾動之探討

我們發現了球撞到平面後有回彈的現象,我們設計了幾個實驗來了解並探討這個現象。本實驗主要探討當球體水平撞擊各個垂直平面之後所損耗的能量、球後續的運動狀態以及兩者之間的關係。我們觀察到:碰撞損耗量與碰撞面材質有關,而碰撞動能損耗率且後續運動狀態與入射速度、球與地面的摩擦係數......有關,而實驗可看出,當球體撞擊摩擦力越小,且碰撞損耗能量越大的平面,越容易造成球的回彈現象。

一步合成碳奈米複合材料與奈米碳管應用於超級電容電極修飾

本研究以高溫鍛燒的褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨混合粉末作為電極修飾材料,並與多層奈米碳管(CNT)混合後,附著於碳紙極電板上。修飾材料中推測含有碳奈米纖維與碳量子點,其表面具親水性的含氧官能基,可提高CNT在水相中的分散性;而碳奈米纖維則推測可增加材料的機械強度,提升電極可撓度。研究藉由調整鍛燒溫度和氮材合成比例,探討不同變因下製造的材料對電容效能的影響。得知最佳合成條件為:褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨1:1(重量比)、鍛燒溫度為160℃下製作出來的電極修飾材料,可以有實驗材料中最高的比電容值162F/g,大幅提升了奈米碳管的比電容值(對照組64F/g)。期待未來能實際運用於電能儲存裝置上,或搭配電池應用於可撓式電子產品。

正n邊行內接正四邊形之探討

本篇將探討在正n邊形中的內接正四邊形,即此正四邊形的四個頂點分別位於正n邊形的四個不同邊上。我們將正n邊形依邊長數分為n=4k、4k+1、4k+2、4k+3,透過電腦繪圖、尺規作圖法及公式驗證,得到以下結論:正n(n=4k)邊形有無限多個共中心內接正四邊形,而其餘正n邊形中,皆只有一個(本篇中圖形經過旋轉對稱後,大小、位置相同者為全等,則視為 "同一個")內接正四邊形,且在n=4k+2時,內接正四邊形必和正n邊形共中心;n=4k+1或4k+3時,內接正四邊形必不和正n邊形共中心,但內接正四邊形之中心必在正n邊形的一對稱軸上。最後我們提供一個能在所有的正n邊形畫出內接正四邊形的尺規作圖法。