全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

「腳」度「偏偏」-自製拇趾外翻角度檢測器

拇趾外翻在生活中是常見腳部疾病之一。本研究從坊間自我檢測為出發點,成功製作出一個更有效、更快速、精準的拇趾外翻角度自我檢測方式及裝置。 我們構思各階段檢測裝置並進行改良,最後從可變電阻的電阻值轉換成角度為發想,成功利用Arduino量測可變電阻不同電阻時的電位差,轉換成角度,結合足邊測量板,完成可立即顯示外翻角度、警示且具藍芽功能可記錄數據的模組化拇趾外翻檢測器。相較於其他檢測方式有方便、快速、便宜、準確性佳的優點,除可提供大眾自我檢測以達到提前預防的功效,具有數位化功能的檢測器透藍芽模組及專屬APP,可以將檢測數據資訊化並上傳雲端提供給使用者或醫療人員在未來做長期追蹤。

〝得來塑〞 --- 海洋微塑粒清除系統之設計

聚乙烯(HDPE與PE)最能被油品吸附,矽油最高吸附PE(68.2%),葵花油吸附HDPE(50.0%),若要使用塑膠,應以聚乙烯成分優先。考量流速與吸附率的迴流吸附係數RAC(Reflux adsorption coefficient),靜態吸附塑膠使用矽油最好,迴流吸附則使用針車油最好。迴流裝置對塑膠回收率:第一次為 86.7%,第二次為 95.8%,第三次迴流為吸附56%,因此利用吸油法吸收塑膠不適合三次以上迴流。廢棄暖暖包因含活性碳,所以使用廢棄暖暖包來固化油品最佳。體積比例為廢油:暖暖包=1:2時,具有不漏油且量最少的經濟效果,固化時間需4~5天即可將廢鐵粉交鋼鐵廠進行後續處理。

探討狗毛再生紙的可實用性

寵物產業發展蓬勃,其中以犬貓為大宗,隨之而來的就是養寵物產生的垃圾處理問題,目前動物毛多被回收使用作為保暖衣物又或成為清潔海洋油汙汙染的工具,然而多數的動物毛仍被社會視為垃圾,因此有別於一般紙張由植物纖維來製作,本實驗將透過動物纖維來造紙,探討動物纖維造紙的可能性。本實驗針對不同比例的狗毛再生紙做吸水、吸油、保溫、書寫、耐摺度測試,找出較佳製作狗毛再生紙的比例;接著分類狗毛顏色,運用最佳比例製作彩色狗毛紙,探討狗毛紙張使用多樣性。最後發現狗毛紙張不易書寫,卻耐摺、保溫、吸油,動物纖維親水性較植物纖維差,故狗毛再生紙有很大的潛力可以作為書皮、包裝紙、保溫紙、吸油芳香等其他用途紙張。

甜葡萄追緝令—自製非侵入式糖度篩選法

家庭餐桌上,妹妹總要吃最甜的葡萄,愛漂亮的姊姊只要微甜口感,罹患糖尿病的阿姨卻害怕吃到甜葡萄,面對衆多不同需求,我們思考:有沒有一種方法,可以迅速在清洗水果到端上餐桌過程中,就能直接分辨甜度並做出分級? 我們以不同品種葡萄為實驗對象,採持續加入溶質增加溶液密度方式,觀察其在水中沉浮變化,配合糖度計實測葡萄糖度,得到「葡萄越慢浮出,糖度越高」的結論,驗證「葡萄甜度與在逐漸增加密度溶液中的沉浮順序相關」之假設。 本研究提出經濟實用的自製非侵入式糖度篩選法,輕鬆為葡萄甜度分級,還可擴大應用於市場及醫院,讓民眾不必花大錢也能享受應用科學帶來的生活品質。並發想能朝構建糖度與密度資料庫,做為產業分級應用。

冷熱都來電-Seebeck效應之熱電現象的應用

1821年,德國物理學家Thomas Seebeck發現,當Seebeck用銅線和鉍線在兩端連接形成一個迴路,在其兩端產生電壓電路。如果兩個連結處保持在不同的溫度下形成電路,則熱能轉化為電能。也從自動攪拌杯商品引發想法並分析其優缺點來設計研究。其實驗結果可歸納如下: 1.致冷片型號TEC1-12706價格便宜也較易溫差發電產生。 2.馬達以微型空心杯能在弱電壓啟動產生高轉速。 3.散熱裝置以面積大且伏貼致冷片有效延長發電效能。 4.攪拌子較短且有補償環裝置較能運轉。 使用步驟:易熱傳導容器盛裝高溫80℃以上熱水量或低溫10℃以下冰水量,放入攪拌子於容器中,靜置致冷片上,再放入溶質(如:牛奶粉、即溶咖啡等)。

新式複合顏料

上美術課時繪畫有許多缺點例如乾燥時間不易控制、要長久保存需要加保護油,放置地點要控制溫濕度等。我們的實驗想要製作可以簡單長期保存的顏料,首先尋找高分子聚合物酚醛樹酯當基底,加入穩定的亞麻仁油以及異丙醇當溶劑、再添加色料,最後加入可以均勻混合溶液的乙酸異戊酯來製作成顏料,此顏料黏性適中能畫在各式材料,例如畫紙、玻璃板等上面,且具有塑膠特性,如果沒有被太陽光長期直接照射,不容易分解、退色、發黴、不被蟲咬、不會發黃、變色或裂開。可以取代油畫與壓克力顏料。此外可以精簡油畫器材,方便攜帶,減少運送的重量與體積,可以解決油畫從中世紀以來的長久問題,為美術材料一大突破。

當渦們酮在一起-金狗毛蕨對渦蟲再生能力的探討

本研究在探討台灣金狗毛蕨萃取物對於渦蟲傷口再生的影響,中醫認為金狗毛蕨具有抗菌效果,因此本研究同時分析了其根莖與茸毛中的酮類和酚類成分含量,並測試了其抗氧化能力。研究發現: 1.50%乙醇萃取液,金狗毛蕨具有最高的總酚類化合物萃取量,且透過延長萃取時間至3小時,萃取量將提高。 2.其含有豐富的總類黃類化合物,特別是在50%乙醇或純水溶液萃取情況下。 3.95%乙醇或99%甲醇萃取的金狗毛蕨溶液,顯示出極佳的抗氧化能力。萃取液在稀釋至0.1%後,對渦蟲傷口的再生效果特別顯著,尤其是95%乙醇與99%甲醇萃取液。 4.渦蟲再生試驗主要觀察尾段長出眼點的時間,以95%乙醇萃取液以及99%甲醇萃取液的渦蟲再生效果最好,能夠明顯縮短眼點的再生時間。

「魚」「龍」共舞-製作花青素魚鱗凍之探究與分析

魚鱗是很好的食材,製作成魚鱗凍費時費工,只好丟棄;我們想透過科學探究,找出省時省力的方法製作營養價值高的魚鱗凍。實驗前製作SOP,可降低操作誤差,提高實驗的再現性;實驗後針對結果及問題討論並提出對策,由結果可知探究方法是正向且有效率的。 本探究分成三大部分,第一部分是找出壓力鍋熬煮的最佳條件、魚鱗研磨時間及魚鱗與水的比例。第二部分是自製和市售魚鱗凍的差異比較,結果顯示自製的數據均優於市售(密度增加1.2%、固含量增加188.8%、熬煮時間節省62.5%、抗氧化力提升17.9%)。第三部分是比較不同花青素水果的抗氧化力,再以抗氧化力較佳的水果製作成花青素魚鱗凍。最後由紅色火龍果魚鱗凍勝出,也就是我們的研究主題「魚」「龍」共舞。

塵埃落定

細懸浮微粒對健康的傷害眾所周知,各種形形色色的空氣清淨機應運而生,其中一般家庭用的空氣清淨機以濾網式過濾為最大宗,不管是單層濾網還是複合材質濾網,普遍都存在濾網過濾效能不佳的問題,本研究透過對各種空氣污染防制設備的研究,研發出一套新型的空氣清淨裝置,透過這套設備能夠有效的提高濾網使用效能,並對各種細懸浮微粒更有效的攔截。同時我們對這套設備進行優化讓它能夠進行遠端遙控與監測,更加方便使用者進行空氣品質管理。

〝 風起水湧 〞 --- 綠能魚塭水車效能之研究

全臺魚塭因全天候用電開啟的增氧機衍生非常大的費用 ,我們可以利用魚塭的水和風力製做綠能水車增氧機來節省電費。 本實驗主要製做打水曝氣系統,包括 : 八葉垂直型風車、阿基米德汲水器、垂直式阿基米德螺紋葉風車、水車,各個裝置之間可以有效地動力轉移。 以管長、噴水口寬度、輪軸比、長寬比等變因測量整個系統的噴水量及轉速,藉以評估一個有效的打水曝氣系統。 研究結果顯示:阿基米德汲水器的管長越長得到越高的灑水水柱,噴水口越寬得到水柱的水量越大,輪軸比及長寬比越大的風車能造成整個系統的轉速提升、噴水量變大,合力的結果使水車得以有效的打水曝氣。 我們成功製做出一個有效結合綠能(水力、風力)的打水曝氣系統。