全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

塑土成筆,筆筆出色

市售的黏土經塑形後,只能當擺設而不能當色筆使用。因此本研究想依黏土混色比例做造型,且黏土乾了又可當粉彩筆使用,以實現黏土再利用的價值。實驗發現: (1) 若以市售各式白色黏土直接添加染料混合,乾燥後仍無法製成色筆。 (2) 若以2:1的高嶺土與碳酸鈣混合,添加礦物染料或植物染料和適量的純水,除了可 調製成塑形黏土,還可當粉彩筆、水彩和粉筆使用,而植物染料則以蘇木效果最佳。 (3) 若添加不同比例的澱粉類黏著劑,可製作出硬式和軟式等不同特性的粉彩筆。 將本研究研發的紅、黃、藍、白黏土,依不同比例混合,可製作不同色相、明度和彩度的色筆,實現動手自製色筆的樂趣,也可用於板書與不同風格的作畫,既經濟又實惠,非常值得推廣。

鰭門遁水—仿生魚鰭於船隻航行上的應用與探究

以仿生魚尾鰭做為船隻推進裝置,探究對船隻運動的影響。用自製船體拍攝其運動影片加以分析,依各實驗探究目的比較其平均速度、波峰加速度平均值、平均或最大推力。仿金槍魚與仿石斑魚尾鰭各在適當的軟硬材質、擺動幅度及頻率下可得最大推力。考慮船舶使用情境的多元性,故選用形狀介於兩者間的中間型尾鰭,配合渦流觀察,進行後續探究,結果發現:以1/2前翼展2.5公分、中軸長4公分的尾鰭,加裝12公分木籤作為連桿,可有效提升船隻的平均速度及最大推力。比對渦流運動得知尾鰭推力與渦流完整度,噴流效果相關。加裝適當破阻裝置能有效降低阻力,使前進合力顯著提升。由雙尾鰭實驗得知兩尾鰭相反位相擺動可同時提升船隻平穩度及推力。

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。

樂齡長者食尚老人家-探討高齡長者後牙齒列狀態對於咀嚼生理機能的影響

台灣已經邁入高齡社會,「青銀共居」是一個時下熱門的討論話題,我認為達到「青銀共好」更是我們要努力的目標。本研究以關懷高齡長者為出發點,探討年長者牙齒「咬合對數」、「咬合力」與咀嚼功能之間的關係,希望能藉由計算牙齒咬合對數對咬合力與咀嚼功能作一快速精準之評估。實驗結果發現,後牙咬合對數的多寡與咀嚼時間、咀嚼次數、和咬合力有高度相關;增加後牙咬合對數會大幅縮短咀嚼時間和咀嚼次數,也會顯著地提高咬合力。日常生活中我們可以藉由評估長者後牙的咬合對數,約略推估高齡長者的咀嚼功能,設計出適合他們的美味菜單,讓長輩們能吃得健康、開心。

「纖」來變「膜」術

本研究主要是利用農業廢棄物-稻殼,浸泡在檸檬酸或飽和石灰水後,所得酸或鹼液再加入明膠溶液中,可有效提升防水性。實驗結果發現:在4.0%的明膠溶液20公克中,加入甘油0.5mL、酒精1.5mL,再加入浸泡稻殼粉 3小時後的20%檸檬酸液2.0mL,所得最佳配方作為噴劑,噴灑在濾紙上並用培養皿盛裝,放在冷氣房中晾乾, 可讓水滴開始滲透的時間延長,接觸角加大,防水效果明顯提升。 最佳配方噴劑噴在水果上,可有效延長水果的保鮮期;噴在日本水彩紙上,其堅韌度、耐熱溫度皆可提升, 製成各式防水紙容器,經一天後滲水率、滲油率明顯下降。驗證本作品是具有用量省、方便用、成本低的可食性噴劑塗料,期待能取代市面上的塑膠淋膜,還給地球一個乾淨的環境。

赤心守護-自製紅外線警報器之探究與應用

本研究從紅外線警報器優化、安裝、環境等變因探究感測效果尋求應用時達最佳效果。研究發現: 一、優化探究:發射器以電阻R1並聯、感測器以電阻R10串聯及升壓設計,可提升警報器功率。 二、安裝探究:警報器安裝高度對感測距離影響極小,紅外線垂直牆面感測效果較佳,串接雙紅外線設計,可提升感測範圍達市售警報器的120度。 三、環境探究:(A)環境顏色需考慮入侵者衣色,紅衣最易感測到,黑灰花衣最難感測到,兩者感測距離差2倍,地板顏色對感測距離影響極小。(B)環境照度黑夜與燈光下感測距離差距很小,背光屋簷下感測距離是黑夜的1.3倍;陽光下警報器無法運作,盼未來學得程式、晶片等專業可解決陽光干擾困境。(C)天候會影響感測效果,晴天優於雨天。

「余甘子」抗氧化物的最佳萃取條件之探究及應用於蛋糕食品的優化性

一生的健康始於健康飲食,運用科學探究開始受益終身的美食健康之研究。本研究以富含極高營養價值的余甘子作為出發點進行探討。 研究結果發現:萃取余甘子在純水下於80℃下有良好的萃取效果,萃取時間約在40分鐘左右。透過乙醇有機溶劑萃取余甘子在抗氧化物質,發現水與乙醇比例為7:3時有最佳萃取效果,方法是利用超音波震盪,15分鐘~18分鐘左右。且製作蛋糕時添加根莖類食材,能提升其抗氧化能力及風味。在添加不同糖類時,發現甜菊糖有助於抗氧化能力提升,同時膨脹比例較佳,有好的口感。同時,有無添加余甘子並不太影響蛋糕整體口感,顯示蛋糕甜點製作時,配方上添加余甘子,可增加其保存期限及其營養價值,值得推廣。

登『糖』入『食』~~探討糖製作形成吸管的可行性

為了能製作出糖吸管,查閱文獻後發現雖然有不同材質的環保吸管,但沒有利用糖製成吸管的紀錄。經實驗後發現糖(50g)與水(45ml)的比例為10:9,再加入添加物糯米粉1公克,即可形成吸管但不好脫模。由於糖的黏著性強難以脫模,歷經五代不同模具的改良,終於製作出容易脫模的糖吸管。糖吸管的物性分析如下:水溫越高吸管的重量百分比減少越多;水溶液pH值越低吸管重量減少百分比越多;糖吸管會受環境濕度100%影響,糖吸管於兩天時重量減少達52%。成功製造出的糖吸管甜度為2~2.8,比市面上飲料的三分糖還不甜,側面和垂直耐重各為3300公克和855公克,本研究成功製作出糖吸管,如果將來量產可以取代塑膠吸管,對環境保護能有助益。

肺欲清環保雙電源空氣濾清器---機體設計製作與濾材分析研究

本研究設計出一台可以自製、環保具CP值高的空氣濾清機---「肺欲清環保雙電源空氣濾清器」。當日照充足時以太陽能板發電使空氣濾清器的風扇運轉;日照不足時,改以電池輔助空氣濾清器的運轉,以雙效環保的方式改良空氣品質的效能。本研究以國小自然與生活科技領域(四上)單元中的「太陽能綠色能源」為出發點,探討以電池、太陽能雙電源和日常廢棄物再利用的方式,製作出兼具環保並有效改善空氣品質的空氣濾清器。透過空汙鼻Mobile Nose 與配套之程式軟體,檢測空氣中的相關環境指數,探討不同材質的口罩對空氣品質淨化之效能。實驗證明,本研究自製的「肺欲清環保雙電源空氣濾清器」,能有效過濾並降低空氣中的懸浮微粒,是兼具綠能、環保的有效方案。

染布之變─植物移印染和槌染的對比和變化

為了研究植物移印染或槌染的染色結果,我們選擇植物的花瓣和葉子所得到的實驗結果如下:(一) 植物移印染花瓣的染色效果比葉子好。(二)布的濕潤度會影響花瓣在移印染上的染色結果。(三) 移印染或槌染都適合先將布媒染,呈現的染色結果較好。(四)移印染和槌染在胚布、雪紡紗、棉麻的染色結果,以豆漿當媒染劑的效果最好。(五)不同的花瓣在小蘇打水當媒染劑下,染色結果會變色或顏色不見(六)移印染或槌染產生的廢水少,對生態環境的永續發展比傳統的藍染好,也比較不會浪費水資源。