全國中小學科展

高級中等學校組

Emotional Stress Relief Vest – Research on Heat Dissipation

Due to having Asperger's syndrome, I want to make a pressure vest suitable for hot and humid climates like Asia to help reduce the daily anxiety of children and adults with autism, ADHD, sensory disorders, etc. To solve this problem, I first tried using a porous material. But after seeing a pressure vest in person, I found it to be useless. Therefore, I came up with the idea of creating an active airflow cooling system between the body and the pressure vest. To experiment, I wanted to make pressure vests. However, I found that a high-frequency TPU welding machine is required. Thus, I made models of pressure vests using airbags, water-resistant nylon, and quick-drying fabric. I also made models, which came from sandwich fabric. Through this research, I discovered that the sandwich fabric design has the best passive heat dissipation, and the combination of the sandwich fabric and the active airflow cooling system has the best active heat dissipation.

鈷化合物與鈷配位化合物的顏色探討與應用

本次實驗主要討論鈷化合物與鈷配位化合物的顏色變化,透過實驗中改變藥品劑量、加熱時間以及加溫時間後得到反應的最高產率,並觀察鈷化合物顏色的變化情形,改變反應物的量不會造成顏色變化,製作過程中改變加熱時間對顏色變化也不會改變,而鈷綠顏色在溫度高時會變成黑色,而鈷配位化合物鈷黃在高溫時會產生顏色變化。 在加熱過程中我們發現鈷黃顏色有明顯的漸變,在100~190度之間顏色變為橘色,而190~240度之間會呈現咖啡色 ,大於240度粉末會呈現黑色,當溫度在100~190度內,冷卻後橘色粉末會變回黃色。故把鈷黃塗在紙上,做成檢測排煙管溫度的試紙來應用,也利用此變化現象做成會變色的圖畫跟火災時門的簡易溫度檢測。

解除CRISPR(Cas9)辨認PAM序列的限制

CRISPR/Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat/CRISPR associated protein9)是合成生物學中重要技術,需引導RNA辨認特定的PAM序列-NGG引導合成轉錄因子啟動或抑制下游基因。然而這個特定的PAM序列卻會因此限制了crispr技術可篩選的基因位點,造成限制。因此我們研發出crisprTFv2,以NAG為例突破PNGG的限制,並透過定序得知更改後的PAM相互作用區序列為何,最後再挑選crisprTFv2可能辨認的其他PAM序列,未來再將此技術應用於探討參與DNA損傷修復的基因組合。

製備自組裝單分子層修飾電極檢測水中銅離子之研究

本研究開發一種檢測水質之創新技術,利用電化學阻抗分析 (Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)檢測水樣中微量銅離子。我們將檢測出的阻抗頻譜圖形套入對應的等效電路模型中,可得到溶液與電極表面之電荷轉移電阻 (Rct),並藉此推估溶液離子的濃度。本實驗研究確知:當銅離子濃度( [Cu2+] )愈低,溶液的Rct值越大,-log[Cu2+]與Rct 呈二次函數且與√(Rct )呈線性關係。溫度越高,溶液的電阻值越小,兩者呈線性關係。我們進一步採用平面 (2-TBA)、長鏈 (11-MUA) 及短鏈 (3-MPA) 三種硫醇分子進行電極表面改質,實驗結果顯示11-MUA與3-MPA硫醇分子皆對銅離子具有高度選擇性,其中11-MUA改質電極的量測極限可達0.0019 mg/L,且靈敏度較佳。本實驗研究量測模組具有優異的離子辨識能力,可實際應用於環境水質中銅離子之檢測。

VR健走之環遊世界

健走是一種較無負擔的運動,因而深受廣大人群喜愛,然而由於近期嚴峻的新冠疫情,大家為了防疫而不敢出門,為了滿足想運動也想要出國遊玩的使用者,所以我們設計了VR健走環遊世界系統,透過IOT鍵盤與滑鼠驅動裝置能夠讀取雲端資料庫中,使用者的操控指令,來驅動Google map街景移動,並透過手機體感裝置開發,讓使用者能夠以體感健行與姿態變換的方式,在Google map街景服務中進行環遊世界探索,包括前進、右轉、左轉、俯視、仰式、停止的姿態變換,此外我們設計了使用者介面APP,讓使用者能夠快速的選擇喜歡的遊玩模式,可選擇開車、步行、單人、多人模式,透過我們的VR健走環遊世界系統讓運動與旅遊出現新的篇章。

潮鳴電摯

本研究主要探討台灣西部鹽楔型河川是否能進行鹽度差發電。首先找出最適合的電極材質,並運用不同鹽度搭配RO水,模擬上下游之鹽度差發電與不同鹽度的搭配組合,模擬表底層之鹽度差發電。實驗顯示此方法可行且我們又從中調整發電設置,配合潮汐調查愛河河段鹽度後,選定中都橋、願景橋、龍心橋,觀察表底層鹽度與實際運用愛河河水進行鹽度差發電實驗,考量發電功率與穩定性,最終選址於願景橋,進行表底層之鹽度差發電,並計算愛河河段鹽度差發電之經濟效益。最後我們比較前鎮河、愛河及淡水河在大潮時從乾潮至滿潮河川沿岸表底層鹽度分布,並實際進行河水表底層鹽度差發電,比較兩者發電功率及經濟效益。

怎麼突然「逆」過來了—研究正逆微胞之型態

本研究目的為尋找容易形成逆微胞並觀察的方法,以作為教材。我們先以十二烷基硫酸鈉(SDS)或碳鏈較短的一元醇加入沙拉油形成的兩相微胞在顯微鏡下觀察,但因形成的微胞太小,透過顯微鏡無法觀察,故我們在油水混合溶液中分別加入SDS水溶液、正丁醇、異丁醇進行觀察。發現SDS僅形成微胞;在油/水比值為2以上時,加入正丁醇可形成逆微胞;在油/水比值大於1.25時,加入異丁醇可形成逆微胞。我們另使用易溶於水的乙醇作為界面活性劑,但改變添加順序,發現在乙醇油溶液中加入水可以乳化,且在油/水比值為1.25以上時,會形成逆微胞。而以易溶於油的正己醇作為界面活性劑時,發現在正己醇水溶液中加入油可以乳化,且在油/水比值為1.25以上時,會形成逆微胞。

奈米銀螢光增強機構之氣體感測

本研究的主要目標是利用奈米金屬團簇的特殊性質,以及與螢光分子的交互作用,來製作小巧的氣體感測裝置,以解決大型儀器太難攜帶的問題。研究內容分為三個部分,首先為「有機相螢光複合材料之合成」,我們藉一系列實驗探討最佳的合成方法與材料配製,以最佳化其感測性能;其次為「微小化自組感測裝置之製作」,我們設計製作並改良感測裝置以及輔助感測的電路,並用3D列印技術印製標準化感測器;最後一個部分為「氣體感測數據分析」,以自組感測裝置進行九種有機氣體的感測。我們通入有機氣體使螢光訊號增強,重複數次,以要求感測的再現性,並改變感測濃度,以建立各種有機氣體的感測檢量線。最後,我們分析數據,以深入了解此種材料的感測性質。

以校園望遠鏡尋找M39星團的系外行星與變星

本研究以尋找系外行星作為目標,使用校園望遠鏡對M39星團進行觀測,並利用其中60顆星體的觀測數據中星體儀器星等的變化,透過離散傅立葉轉換計算其週期強度,繪製各星體的週期相位圖。藉由判斷週期光變曲線的形狀確認是否為系外行星又或是其他變星的光變特徵,並進一步與資料進行比對。本研究從選定的60顆中目標中發現,1顆疑似為Lava Worlds類型的潛在系外行星,同時觀測到一顆天琴座RR型潛在變星及未知類型的潛在變星,而我們也在目標星之中發現與Sarah論文所得到的分析結果不同,並針對其情形進行研究。透過觀察與討論,探討所發現的潛在系外行星以及各潛在變星推測根據。

達靈頓尋找特斯拉

本科研主要運用達靈頓電晶體將微訊號放大,以感應特斯拉線圈產生的高頻訊號,再將感應到的訊號輸出給科技寶輪型機器人,接著依撰寫於機器人之操控程式進行訊號強弱的判斷,進而得知特斯拉線圈所在的距離和方向,最終得以控制機器人在不同模式下有自動轉向特斯拉線圈所在的位置,或跟隨其前進的動作。