全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

烈日當頭「糟」亮你我-探討金門高粱酒糟萃取物作為防曬品之可能性

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸,目前多數以廢棄物方式送台處理,因此,我們希望以環保角度思考,試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值,我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟,並進行紫外線阻隔實驗,結果顯示,當厚度足夠時,以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔;而在陽光下,以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時,可達71%的阻隔效果;塗抹人工皮的實驗中,也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性,希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

如「膠」「飼」漆—天然黏膠作為魚蝦飼料中的黏著劑

本研究透過預備實驗,發現日常生活中方便取得的天然黏膠可作為魚蝦飼料黏著劑,接著設計三個部分實驗進行探討,分別為(一)飼料對水質的影響、(二)飼料對魚蝦飼養環境的影響、(三)飼料對魚蝦的誘食性。研究結果發現,天然黏膠中以秋葵膠最適合作為飼料黏著劑,其綜合水質數值穩定、具較佳魚蝦誘食性、飼料無發霉情形等特質。而自製飼料經烘烤可加速其固化,但高溫除了會影響飼料內營養組成,也會使飼料膨脹形成浮粒飼料,而不適用於底棲動物。飼料總表面積越大具有較佳的魚蝦誘食性,但相對的其對水質具有不良的影響。本研究結果包括TDS數據、七合一水質測試、易發霉與否、製作方便與否等,提供大眾自製魚蝦飼料時應用參考。

「均濕」的妙計–等壓出水等量灌溉裝置

本研究主要探討在同一條灌溉管線上,不同情況下各孔洞的出水量、管線前中後水壓的情形。為了要準確測量水壓,我們自製【微量水壓計】,解決外購水壓計刻度太大的問題。 研究發現,造成管線前後端出水量有很大差異的原因:j孔洞過多;k管線向上傾斜; l管線轉彎,它們的共同點就是:管線水壓前大後小。 因此「水壓」是解決問題的關鍵!我們利用針筒、彈簧設計了【孔洞等量出水裝置】,運作方式為:開水à累積水壓同時推開活塞à各孔洞同時出水à關水à水壓降低à彈簧推回活塞止水。 管線裝上等量出水裝置後,出水量的差異有效降低了:j孔洞過多61.5%à15.3%;k管線向上傾斜85.9%à15.7%;l管線轉彎98.9%à16.3%,最後也實際運用在蔬菜盆栽灌溉上,希望為省水盡一份心力!

羽毛不見了

本研究旨在觀察和降解禽類羽毛,並使用水解後的有機液肥澆灌植物,以觀察其生長效果。通過顯微鏡觀察和分析,我們發現羽毛在外形特徵、大小、顏色和長短方面存在巨大差異。在實驗中,我們將雞羽毛提供給微生物進行厭氧醱酵分解,結果發現厭氧微生物成功消化了羽毛。在羽毛水解實驗中,我們添加了培養的羽毛分解菌,七天內成功將羽毛水解,同時生成了生質氣體和液肥。我們將羽毛消化液稀釋後澆灌在種植的小蕃茄、白菜、油菜等植物上,實驗結果顯示,使用液肥的農作物生長更加茂盛,產量也更高。其中,白菜的生長增幅最佳,達到了35.4%至46.1%。透過這項研究,我們更深入地了解了禽類羽毛廢棄物在農業上的應用,同時也對環境產生了友善的影響。

山林與大海的偶遇~ 探討以魚鱗膠原蛋白與單寧酸製成複合材料填補水泥裂縫之可行性

膠原蛋白俗稱明膠,主要是由動物皮或骨內的蛋白質所萃取製成,明膠的種類很多,能夠使用的範圍也非常多,最常出現在我們日常生活中的食品或加工物上,例如果凍、軟糖、冰淇淋、酸奶及冷凍食品等。我們研究將魚鱗從原本的”無用廢棄物”,透過簡單的處理與萃取方式得到許多魚鱗膠原蛋白,在不用額外進行複雜且耗時又耗費金錢的純化下,得到另一種應用膠原蛋白的方式,以膠原蛋白與單寧酸兩者混合形成的複合物,做為填補水泥裂隙的填縫水泥來使用,發現除了具有良好的黏合效果,未來還可以進一步研究其他的應用範圍,或是提升魚鱗膠原蛋白的應用價值在其他的使用上。

別創新「格」---防災創意智慧格柵初探

氣候變遷引發降雨異常,每當強降雨造成金門低窪區域積水成災,不僅校內外意外頻傳,甚至發生觀光客「游」金門,出動橡皮艇幫遊客脫困,因此以SDGs為首要目標,設計加速排水的防災創意智慧格柵,縮短積淹水時間,減少災害發生,開創永續防災新局面。 首創輪軸格柵效益最佳,並校園實地埋設縮短積水時間,小朋友滑倒意外減少。且向縣府報告研究成果,建請納入施工設計及建置滯洪井池,已獲大大肯定與讚揚,將請相關單位研擬由低窪潛勢熱點試用。 我們也在重大淹水區實作成效良好,防災創意智慧格柵既可讓水流大量流至滯洪設施,減少災害發生,又可保存水資源供應民生用水,而非浪費流至大海,更可減少依賴向中國大陸購水需求,共創「三贏」何樂而不為。

飛天魔板~探討利用強力磁鐵配置磁浮滑板、磁軌之設計及其應用

本實驗藉由3D建模及雷切加工方式將廢棄木板精準建置具有不同磁鐵間距的磁浮滑板與磁軌,再藉由磁鐵擺放位置的配置優化其移動效率。實驗中對滑板重量、軌道傾斜角度及軌道表面粗糙度等參數對其移動的效率進行探討。實驗結果顯示當軌道上方磁鐵的排列與地面垂直磁浮滑板的平衡最佳,且磁浮滑板磁鐵的配置是影響平衡的重大因素,研究中發現滑板底部磁鐵數量4個並取10mm-16mm間隔排列且磁鐵必須在最外緣平衡效果極佳,且磁軌之磁鐵間距利用鐵線緊結合到寬度約2mm時具有最佳的移動穩定性。將上述實驗成果應用於「 你推我跑」、「水上漂」等平衡遊戲活動時,可讓參與者體驗如何控制磁浮滑板及增加其滑行速度。

茉拭傳說-探討茉草對桌球上環境菌的抑菌效果

本實驗以桌球表面10個環境菌為實驗對象,用16種植物上清液和三種植物純露檢視抑菌效果,初步結果發現茉草、迷迭香、蘆薈的上清液對桌球表面環境菌抑菌效果較佳,進一步萃取純露進行實驗後,發現茉草抑菌效果較好。將茉草以不同萃取方式(上清液、原液、純露)、不同處理方式(擦拭、噴灑)、不同比例(1:5、1:10、1:20)施作在桌球上,結果顯示以1:10茉草上清液擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳;以1:20新鮮茉草純露擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳。本實驗發現天然植物具有抑菌效果,茉草是生活中常見植物,栽種及取得容易,而且符合環保原則,建議未來可用更專業的萃取方式,提高其抑菌效果。

黃豆的華麗轉身~微生物發酵研究

延續「穿上一身白雪的黃豆~天貝的研究」,今年探討黃豆微生物發酵天貝對營養成分的影響。我利用黃豆粉加少孢根黴菌、植物乳酸菌或兩菌混合菌粉,製成天貝豆泥作為麵包蟲飼料。與餵養未發酵豆泥比較,乳酸菌豆泥飼養組持續增重,而根黴菌或混合菌豆泥則先減輕後迅速增加。我懷疑麵包蟲不喜根黴菌味道,Y型岔路測驗結果顯示無嗅覺偏好,體重變化與味道無關。微生物發酵分解蛋白質成胺基酸,我透過薄層色層分析檢查樣本中游離胺基酸,結果顯示混合菌組產生最多的游離胺基酸,可解釋它們增重速度超越乳酸菌組。總結來說,我發現根黴菌與乳酸菌共同發酵時,可產生易吸收營養並提高體重增加速度,酵素分解蛋白質產生胺基酸的能力扮演重要角色。

你以為紙板很弱?紙板承重與紙板家具製作

以前曾經在新聞上看到過紙板製作家具的報導,覺得非常的新奇有趣,所以決定以此為題進行探究,動手試試看瓦楞紙板所製作的家具應該如何設計才能夠有足夠的強度,以承受實際應用時的真實需求。為此,我們蒐集了相關的文獻進行研究,並對於不同的設計方案與實作成果的瓦楞紙長凳進行了多次的測試,發現瓦楞紙長凳靜載重可達100公斤重,證實了紙製家具的實用性與可行性。