全國中小學科展

高級中等學校組

觀「茶」思維-酸柑茶中總酚含量與還原力之特性探討

茶湯中的兒茶素、多酚類等天然抗氧化劑其皆具有抗氧化活性,多酚類是茶湯中主要具有生物活性的成分。其中,客家酸柑茶屬於重發酵茶和老化茶的一種,又名為客家普洱茶。本實驗以1年、3年、5年、6年酸柑茶為研究主題,以茶種加工方式的不同及貯放年份作為研究方向,再以總酚含量測定及赤血鹽還原法進一步檢驗多酚含量與抗氧化活性變化。研究中發現,以3年酸柑青茶葉/果皮的總酚含量(444.22ppm/482ppm) 及赤血鹽還原力(471.83ppm/455.71ppm)所具備的抗氧化性最佳。訂定酸柑茶為主題分析意義,在於通過結合傳統客家文化精神與科學研究分析,期許能產生更大的文化經濟價值。

「油」刃有「余」-油甘果抗氧化力探討

油甘果中富含許多維他命C及多酚類等抗氧化物質,維他命C為油甘果中主要的抗氧化成分。由實驗數據可知,維他命C含量最高為綠茶(358.70ppm)、次之為臺灣凍乾粉(342.20ppm)、最低為印度凍乾粉(287.70ppm)。於螯合亞鐵離子試驗中,吸光度越低螯合能力越強,於95%及75%酒精萃取下,吸光度最低皆為為油甘錠(0.054A/0.104A)。總酚含量95%及75%酒精萃取,含量最高皆為臺灣凍乾粉(597.31ppm/545.75ppm)。於DPPH自由基清除能力試驗中,清除率最高的為臺灣凍乾粉(94.10%);清除率最低的為綠茶(57.25%)。本實驗透過數據分析,對油甘果進行抗氧化物質測量與比較。

甘藷生長期與淹水逆境對甘藷耐受性之探討

本研究以臺農57號(TNG57)、臺農71號(TNG71)及臺農73號(TNG73)甘藷作為研究對象,測量不同生長期葉片的抗氧化力是否有所差異,以及淹水逆境對於甘藷的耐受性與抗氧化能力之影響。結果發現生長期、淹水逆境皆會影響甘藷植株體內的類黃酮含量、總酚含量、清除DPPH與超氧陰離子能力,以及還原力等抗氧化指標高低,且推論品種亦可能是影響甘藷抗氧化能力的因子之一。在甘藷種植後120d(day)時進行淹水逆境處理,結果顯示塊根的含醣量、乾物率及澱粉含量皆無顯著的影響,推論甘藷植株在120d遭遇淹水後,仍能夠修復受損傷的部位。抗氧化能力受許多因子影響,其背後機制與相互影響的關聯性,仍待進一步探討。

以綠色合成有機金屬框架MIL-101(Fe)並探討其在皮膚保健應用領域的潛力

近年來,人們每年丟棄的寶特瓶數量遠超過被回收的數量。塑膠汙染影響了每一個生態系統,所以寶特瓶回收利用是一個巨大的挑戰。因此,本研究以寶特瓶材料-聚對苯二甲酸乙二酯(PET,Poly(ethylbenzene-1,4-dicarboxylate))作為有機金屬框架(MOF, metalorganicframework)中有機框架的連接,並將MOF合成中常用的有毒溶劑-二甲基甲醯胺(DMF,Dimethylformamide)替換為純水,除了能對環境友善外,更提供了資源重複利用的途徑。另一方面,本研究以PET進行一鍋化的方法來合成具高度生物相容性的MOF材料-MIL101(Fe)(MIL,Materials of Institute Lavoisier),並應用於近年來蓬勃發展的皮膚性生醫產品,以細胞毒性試驗、抗氧化試驗、抗菌能力、及選擇性吸附測試來證明其有作為皮膚性生醫材料的潛力,以及擔載皮膚保養藥物維生素E 來評估其作為保養品載體的能力。

環境永續螢光碳量子點於太陽能電池之應用

有機太陽能電池(OSCs)因製程簡單、可撓性高及成本低等特性而備受矚目。本研究除了致力於提升OSCs的元件效率之外,亦將聯合國永續發展目標(SDGs)融入研究之中。為了符合永續發展的精神,本研究以生物可降解、安全無毒以及生產便宜的永續材料,來取代目前OSCs所使用的環境有害及難以回收之材料與製程,讓OSCs從材料製程端就符合SDGs的技術發展與產品應用趨勢。台灣桂竹、功勞葉植物及菠蘿均是台灣盛產常見之天然植物,將其利用於製備螢光碳量子點作為OSCs中界面優化材料,能有效降低電子傳輸層之表面粗糙度、界面缺陷及串並聯電阻,讓OSCs元件的效率提升。研究結果顯示,菠蘿螢光碳量子點具有優化氧化鋅電子傳輸層特性的最佳能力,能使OSCs的光電轉換效率由12.76%提升至13.99%。

你很「形渦」!-多邊形渦漩(Polygon Vortex)的幾何性質與受力分析

本實驗源自於IYPT競賽中的實驗主題之一,其目的在於探討水旋渦的多邊形幾何性質與其相應變因。該問題打破了我們對於渦漩應該是圓形的基本認知,又在查詢相關資料時發現該流體性質在龍捲風、颱風與木星極點上等渦旋結構也具相同現象,因此我們決定探究多邊形渦漩的邊形結構與流體黏滯力、轉速、液體深度之關係,並探討流體形成多邊形之流場變化。在實驗結果中我們發現液體的黏滯力越高、水面離轉盤深度越高所需形成多邊形的轉速越高,但轉盤下水深與多邊形的邊形形成較無影響,另外,液體流速在邊形的邊角上較快且具備小渦漩的性質,可以用Kelvin-Helmholtz instability進行討論。我們期望在未來可以將此延伸應用於渦流分選器或是對於渦漩成因的理解上有所助益。

人人人 人人 人人人門 - 以程式模擬人群疏散

本研究旨在透過自行撰寫程式,探討人群如何盡快脫離狹小空間,主要模擬個體所受的各種吸引力與排斥力、設立衝突處理規則,分析疏散效率並比較優劣。經過測試得知減少鑽空行為、排斥人群、略為排斥牆壁或障礙、不失自身判斷追隨他人足跡,有利整體疏散。另外,若人群出現移動模式異於他人的少數者,將不利整體疏散,但少數者人數不多下,愛好爭搶、鑽入空隙、較不排斥人群有助其個體疏散。 無論是否將疏散場域外廣場人群移動納入考慮,角落出口疏散效率皆較邊上優,且出口個數呈邊際效益遞減。但廣場中人群若步行六步內便停下休息,將導致邊上廣場入口堵塞。最後,逃離疏散場域後即往廣場邊界者,疏散效率表現相當於在廣場步行十步便佇足休息。

比例和的圓舞曲:當內切錐線遇上截線比例和

本文以一個跟線段比例和有關的幾何問題出發,探討該問題的推廣以及其背後的數學原理。我們接續原命題中正方形的結論,推廣到了正多邊形乃至等腰三角形。在推廣不等邊三角形時又發現問題與「交比和為定值」有關。將相同概念套用到後續的研究,最終將結論推廣到任意圓錐曲線外切多邊形。

探討經摻雜的銅電極電解水產氫產氧的效能

本研究以探討表面修飾奈米材料和摻雜金屬對銅電極催化水電解的效能為主軸。先在銅電極表面合成溴化亞銅(CuBr),接著將電極浸泡於金屬溶液中,並進行水電解效能測試。透過改變電化學合成CuBr材料的時間和浸泡第二種金屬的濃度及時間,來探討電極電解水產氫和氧的能力。發現,合成CuBr的時間增加,電極在產氫及產氧效能也隨之增加,而在改變浸泡濃度中,浸泡濃度越高,產氫及產氧效能也隨之增加。研究最終在產氫及氧兩端電極的效能相較於銅,皆有明顯的優化,顯示了表面CuBr奈米材料和錳金屬摻雜對優化銅箔電極催化能力的重要性,期許能減少能源消耗,達到環保的目的。

防曬乳好蝦—探討防曬乳進入水體對黑殼蝦生長之影響

本研究主要探討人類使用防曬乳進入水體後,對水生生物的影響。我們將防曬乳分為物理性和化學性防曬乳,依據不同濃度加入水體之中,觀察黑殼蝦成長和存活率變化,同時也觀察魚缸水體的改變,藉此初估探討不同種類防曬乳對環境和水生生物的影響。實驗進行一共七週,我們發現化學性防曬乳成分可以誘發綠藻大量生長,而物理性防曬乳可以促使矽藻生長。黑殼蝦在1ppm化學性防曬乳存在的環境中,生長和存活率不受影響,但濃度太高仍然會抑制其生存。物理性防曬乳則不論濃度多少,對黑殼蝦的影響相較於化學性防曬乳都較大。所以我們建議如果要進行水上活動,最好可以是用化學性防曬乳產品,減低對水域生態的危害和影響。