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高級中等學校組

電來又電去-微型霍夫曼電解在環境中的應用

本研究設計一款低成本的微型霍夫曼電解水裝置及氫氧燃料電池,僅需約20~30毫升的電解液,除了完成各種電解變因的探究,也準確量測法拉第常數及亞佛加厥常數 。 因應綠色永續,收集電解產生的潔淨能源氫氣,並研究增加電池放電效果,包括電極直徑、碳棒淬火次數、電極距離、電解質種類與濃度、添加活性碳粉等,充電5伏特,時間5分鐘後負載馬達轉動20分鐘達4倍使用時間。進一步利用太陽能作為電力來源,以此為單電池串聯3個電池可提供約5.6V電壓,使紅光LED持續運作15分鐘以上。 利用電解法,可回收溶液中的重金屬銅離子,免去強鹼的使用,回收率的探究發現通入的電流強度愈高、溶液溫度愈低或添加螯合劑,會造成回收率下滑。

飛Woo hoo~鱰我最鮮—鬼頭刀天然鮮味粉

市售調味料多含人工添加物,長時間加熱可能產生有害物質。因此我們以純天然食材研發鮮味粉,提供更健康的調味選擇。近年來,臺灣東北角盛產的鬼頭刀因外銷需求減少而滯銷,故選用鬼頭刀為主要原料,結合在地農產與農業廢棄物(如三星蔥、鳳梨皮、茶葉渣、柑橘皮)開發多種風味,兼顧健康、美味與永續發展。為提升魚肉粉末的溶解量,運用鳳梨皮蛋白酶前處理,搭配濕式造粒方法,使溶解量提升至68.13%。此外,將廢棄魚骨製成烘烤脆麵,搭配鮮味粉食用,創造全魚利用在地化新商品。鮮味粉產品採玻璃瓶裝(80g/瓶),售價95元,經14天室溫儲存實驗品質穩定,經市場調查得知,鮮味粉整體喜好度與購買意願超過八成,而青蔥口味最獲青睞,證明具商品化潛力。

「絲溼有幾種?」—以蜘蛛絲在環境濕度變化時的電阻值差異來探究其生物學上的意義

本研究採用11種53隻蜘蛛的框架絲與築巢絲為材料,利用電學設備以電訊號偵測蜘蛛絲對環境濕度變化的電阻反應。實驗使用自行設計的器材與方法,將蜘蛛絲並聯後記錄其在相對溼度40%至90%的區間內的電阻值變化並作圖分析。結果發現所有蜘蛛絲在低濕度時電阻值都偏高,直到絕對溼度在10g/𝑚3左右電阻才會開始下降。由實驗所得的數據發現不同種類蜘蛛絲的「電阻–溼度趨勢圖」都不同,此結果說明同為蛋白質材質的蜘蛛絲,在親緣關係相近的蜘蛛中,其蜘蛛絲的電阻特性與濕度反應也有很大的種間差異。希冀本實驗結果能對未來仿生學與生態演化生物學議題上,如蜘蛛絲在環境感測之應用與蜘蛛絲蛋白質特性之演化等相關研究做出貢獻。

「正」「和」我意——正2n邊形頂點連線性質研究

本研究的原題目是在網路上看到證明兩正六邊形頂點連線所形成的長度平方和相等的關係,這份研究將此題推廣到了所有正2n邊形上,而後又推廣到了面積,探討了面積多次方和的關係,最後我們又發現了這些性質在pn邊形上也都成立。 研究中利用了架設坐標系來表示圖形,再利用各種方法簡化算式。文中的證明多用到三角函數的性質以及轉化為複數的表示法以得出結論。 文中最終證明出對於兩個正pn邊形,他們的頂點連線所劃分的區域分組後可形成次方和相等,以及這些連線分組後具有偶數和相等的性質。

多功能萬能膠

實驗研究可以吸附物質的萬能膠,以聚醋酸乙烯酯為基底 加入聚胺基甲酸酯、甘油以及正丁醇調整適合的比例。最佳比例為聚醋酸乙烯酯 50毫升、聚胺基甲酸酯10毫升、5毫升的甘油以及7毫升的正丁醇,以此比例製成的膠體可進一步與銅粉、水彩以及石墨粉製作成均勻的混合材料 。研究討論這些混合材料其物理特性以及電阻特性,發現銅膠可以降低電磁波訊號,水彩膠可以製成指甲油,石墨膠可以應用於溫度及電阻感應 ,電阻值會隨著溫度升高而下降,石墨膠摺疊後電阻值會下降,通電後溫度會隨之上升,可以應用於防盜設備、偵測高溫設備以及保溫貼片等領域 ,這些材料顯示出廣泛的應用潛力,未來計畫再添加其他材料並討論應用 ,期望能為日常生活帶來實際的幫助。

神經與精神疾病的樞紐- TAOK1對神經系統相關基因表現的效應

TAOK1與神經發育與退化有密切關係,被證實會在阿茲海默症與帕金森氏症伴隨認知障礙的患者中大量表現,被視為一種可供診斷使用的生物標記。本研究透過細胞軸突型態與蛋白質表現,觀察到TAOK1過量表現會使分化中神經瘤細胞的軸突縮短,且α-tubulin和β-tubulin的蛋白質表現量均下降,這可能是軸突縮短的原因之一。我們也發現 TAOK1過量表現的細胞中,心理疾病相關基因(BDNF、MAO-A和MAO-B等)的表現會顯著增加;與神經退化有關的TDP-43之mRNA表現量會顯著增加,而pTDP-43的表現量也有明顯上升。因此本研究的發現或許能為神經退化性疾病與心理疾病提供診斷與治療策略。

描圖紙的捲曲行為變因探討

描圖紙又稱硫酸紙,經硫酸處理後形成部分纖維被轉化成凝膠狀且不可滲透性澱粉樣蛋白的紙張。本研究旨在探討該捲曲、反轉現象的各種可能變因,並推估該紙張捲攤行為的機制。經探討發現環境的溫、濕度影響其現象,且描圖紙接觸的溶液不同也影響運動。描圖紙本身變因有表面材料、大小及重量。不論描圖紙形狀,最後都以同一方向平行捲曲,與描圖紙上的纖維方向有絕對關係。進行不同面積方形描圖紙捲曲實驗,表面積越大的正方形描圖紙在捲攤現象花費較多時間,長形描圖紙捲曲速度則以非捲曲長度為影響因素。描圖紙表面處理的實驗,無論凡士林塗於描圖紙任意面,皆影響其捲攤。描圖紙較厚需更多時間完成現象。根據以上,推測為吸水使描圖紙膨脹導致。

飛向宇宙,浩瀚無垠-自主分項研發火箭技術,推進系統及姿態控制和測量之研究

本研究將火箭分成三大部分:推進、姿態控制、降落,各別研發製作,用 低成本材料結合Arduino實現動態控制,以及自製出研發測量及實驗所需的器材,最後將所有技術整合完成一整支火箭。我們自行設計了引擎噴嘴,結合實驗將噴嘴推力提升,並比較不同噴嘴的推力。為了完成姿態測量,我們利用Arduino自製姿態測量系統,經過測試將其放置於火箭中用其自動量測數據並存取。回收火箭的動態姿態控制系統之部分,我們自製柵格翼,以及利用生活中所見有趣事物,創新製作圓筒姿態控制,實現火箭在空中動態控制。最後將技術整合,完成火箭。

以粒子濾波法計算b值於地震預測之應用

近年來台灣西南部地震頻繁,本研究即探討台灣西南部地震活動,除了驗證該區地震芮氏規模與頻率符合古騰堡-芮克特定律(Gutenberg-Ritcher Law),也探討定律中b值變化與大地震之關聯。研究對象以台灣西南部區域內1973.01.01~2025.01.31之地震數據,採用最大概似法及粒子濾波器(Particle Filter) 處理時間序列,計算各區b值,並推估各區芮氏規模(𝑀𝐿) > 4.5之地震發生機率(P值),結合斷層分布與地質特性,分析地震風險。結果顯示,大規模地震前b值呈下降趨勢,震後則逐步回升,顯示b值變化趨勢與樣態具有作為地震前兆的參考價值;透過b值計算出的芮氏規模(𝑀𝐿) > 4.5之地震發生機率,亦可捕捉地震活動趨勢。本研究發現b值及其所計算的P值可作為短期地震風險指標,未來可進一步應用於地震預警與防災評估。

應用接近感應器與3D模型設計降低磁浮列車之供電延遲並使其自主傾斜

本研究旨在設計一套中長程列車可使用的磁浮系統。目前,成功的磁浮列車無線供電系統都是於大範圍內進行供電,這會導致許多電力的浪費,縮小範圍必須要感測是否需要供電,目前能做到的,主要是手機的無線充電器。然而,其從接觸負載到真正開始供電,過程大約需要1.2秒。所以本次實驗的首要目標就是製作一套能在5ms內進行供電的距離感應式供電系統。 中長程列車多數包含不同車種,而這些車種的行駛速度各不相同,導致列車需要在過彎時調整不同的傾斜角度,以確保乘客受到最小的離心力影響。因此,本研究的第二個目標是製作一套能自主傾斜的磁浮系統,並設計一款App,使我們能透過Esp32調整列車四角的磁力,進而控制傾斜。