全國中小學科展

第58屆--民國107年

螢光三色-自製多功能行動光譜儀探討果汁新鮮度和螢光特性

本研究主要是利用3D自製多功能行動光譜儀,優點是裝置輕便,具有觀察可見光光譜,和螢光光譜的雙重功能,不僅如此,此裝置尚可利用卡榫概念擴充未來裝置,加強自動化的可能性。 透過此裝置檢測水果新鮮度和螢光性,並比對HPLC和質譜儀分析,實驗顯示(一)可見光光譜有藍綠紅的基本頻譜,而螢光光譜則為藍綠頻譜(二)不同水果有不同的光譜特性(三)每種水果的光譜強度會隨著天數改變,變動性為藍光>紅光>綠光,又以第一天到第三天變化最大(四)蘋果無螢光性質,吸光度與濃度成正比,光譜變化穩定。這些現象顯示我們的光譜儀確實可提供初步定性資訊,未來將更精進裝置,以便提供更多化學分子的訊息。

材料的1/1&1/3 OCT迴響時間測量與吸音研究

本實驗利用自製的實驗裝置及自行推導的公式,推算出材料的吸音率。 材料的吸音率,一般是送至專業的迴響實驗室測量(如:成大迴響實驗室),且單一樣品測試費用昂貴(每件樣品4~6萬元)。 我們 設計的實驗將迴響空間縮小,會遭遇到直傳音場影響大過反射音場的問題,因此利用合成音場公式將兩者分離,再利用均能音量及方向因子Q,以及吸音率、室型常數R之間的關係,建立迴響時間的函數。 複合材料運用範圍廣,但若要得知吸音率,又需花費一筆可觀費用。本實驗模組能快速、方便、經濟地得到各樣品(包含複合材料)的吸音率。同時由音頻分析可得知噪音的頻段,即可選擇最適合的材料進行裝修,達到最佳的吸音效果和最高的經濟效益。

結合數據統計之感應式水龍頭

水龍頭讓人們方便、快速、有效率的使用水資源,無處不有,隨著環保意識抬頭,水資源的運用出現了許多的議題。雖無法開源,但能節流。以下是本作品功能: ●運用紅外線感測器偵測距離進行開關水龍頭,自動出水 ●將網頁寫入晶片,無須額外架站就能觀看、統計流量 ●利用流量計進行統計及控制水量,達到精準的水量控制 ●採分散式架構,各個水龍頭都是獨立的系統,不因其中一座故障而影響其它運作 ●將水龍頭分成不同模式,根據不同情境,以達到彈性用水 ●無須更改管線的採包覆式架構,比起常見的感應式水龍頭瑣碎的安裝過程,可直接裝置在傳統水龍頭上,節省安裝過程 ●運用課堂所學物聯網、3D建模、程式設計,發揮學以致用的精神

小型單體珊瑚的秘密

本研究對象為台南山區的小型單體珊瑚化石。我們採集一些柳營尖山、大內口林、左鎮竹坑、二寮景觀剖面、關廟仰龍橋等五處地點的單體珊瑚化石,依其特性與外觀分類,進行出土化石的地層調查與型態分析、硬度與撞擊破壞分析。 我們發現,瘤狀和靴狀單體珊瑚底部的孔洞,是星蟲進出螺類空殼的通道,且與星蟲有互利共生的關係,而出現獨特的移動現象;錐狀和杯狀單體珊瑚,有縱橫兩方向的隔壁,所以結構較堅固。 我們也運用酸液蝕刻分析,對單體珊瑚進行環狀剝殼與橫向切面的結構解析,並結合高倍率顯微鏡,發現單體珊瑚的一些構造特點,進而根據分析結果,配合地質資料,描繪出台南地區地質年代的古地理生態環境。

天「柱」我也

台灣地震災害頻傳,為了為台灣防震技術盡一份心力,透過文獻與實驗模擬大樓的剛性結構搭配輔助軟性結構的設備來分析樓層遇到地震時在物理上的變化與影響,實驗分兩部份:一、建築剛性結構變化,二、輔助結構之差異。發現:一、不管施重重量、樓層平面大小,施重所在區域之力柱承重最重,斜對面最輕;二、當柱體高度、質量固定時,不同切面柱形的承重能力也不相同,柱體分佈結構與地震震動方向的交互作用是造成建築物倒塌的重要因素。三、力柱加裝彈簧座可以馬上減低振幅,而加裝阻尼器可以透過反作用力緩衝地震的強度。四、根據實驗結果我們建議:越高樓層面積越小、中間樓層加裝阻尼器、使用加裝彈簧座的正方形力柱,是良好的防震大樓結構。

當我們「銅」在一起---螢光銅奈米團簇的合成及其性質之研究

以巰基苯甲酸異構物(對巰基苯甲酸、鄰巰基苯甲酸)與硝酸銅為反應物,巰基苯甲酸做為配位基與還原劑,採一鍋到底的方式,反應在70℃下30分鐘,可分別合成出粒徑大、分散性差黃色沉澱並有橘紅色螢光的銅奈米團簇與粒徑小、黑褐色澄清液體具有藍色螢光的銅奈米團簇。接著以自行設計的簡易螢光光譜儀分析,橘紅色螢光的最大放射波長為620奈米,在丙酮溶劑中,螢光增強,對pH值有依賴,並在鹽類、鹼性溶液中,非常不穩定,銅奈米團簇會分解,黃色沉澱與螢光消失;藍色螢光的最大放射波長為420奈米,在丙酮、酒精中,螢光增加,另外控制溶液的pH值4〜8與特定鹽類時,可使螢光強度增加,並且穩定性佳,未來具有做為金屬奈米螢光材料的潛能。

自然深共晶溶液製備、特性及其奈米科技應用

本研究首先探討自然深共晶溶液配置最佳化流程,測定密度並利用變異系數分析得知其穩定性,以及測量黏度隨溫度變化確定為剪切稀化流體。接下來,以其中一種自然深共晶溶液(lactic acid-glucose-H2O, LGH)當做還原劑製備金奈米粒子(LGH-AuNPs)。測試其抗鹽性,顯示LGH-AuNPs在高鹽度下不改變光學特性,未來可應用在高鹽度的實驗狀態下。在萃取應用方面,以LGH-AuNPs萃取溶在有機溶劑中之亞甲基藍,未來若提高LGH-AuNPs濃度,將有助於提高萃取效果。最後,利用LGH當做溶劑,以溶劑熱法所製備釩酸鉍光觸媒具備光降解效果(可見光照射180分鐘降解效率達到85%)。此外,在光觸媒製備清洗過程中,發現離心後上層液具有穩定的螢光特質,目前推測可能原因是溶劑熱法使LGH產生具有螢光性質之碳量子點。

水清石見浪淘淨—水庫水力旋流排淤之探討

為改善台灣水庫淤積問題,轉變水庫泥砂淤積問題成為永續資源,使水庫產生長期效益,本研究採旋風吸塵器概念製作結構簡單的水力旋流分離裝置,可在水庫供水時同時排淤,並運用虹吸引水方式抽取淤泥,以高度、管徑、圓桶長度作為影響旋流分離的主因,經實驗發現,改變此三項變因可影響流速進而影響分離率,實驗中可有效分離99%河砂與97.5%白河水庫淤泥。 從模擬水庫排砂的實驗中,探討淤積粒徑的分布區與不同水力排淤工法的效益,依實驗結果得到水力旋流分離適用於水庫中上游粒徑大於黏土的淤積,水庫下游可搭配排淤隧道排出較難分離的黏土淤積,兩者搭配使用清淤將可不再受天候限制,並可蓄清排淤達到節能減碳的效果,延長水庫的壽命並降低原水濁度。

Mr.”嘎抓”~探討三種蟑螂各種生態習性及環保防治方法研究之可行性

本研究旨在探討美洲蟑螂、櫻桃紅蟑及杜比亞蟑螂的嗅視覺及環保防治方法。研究結果顯示,三種蟑螂皆有負趨光性,對紅光的趨向行為較強。美洲和杜比亞蟑螂對甜味、鹹味有正趨向行為,櫻桃紅蟑對各種味道有明顯負趨向行為;美洲蟑螂對多醣類有明顯正趨向行為,杜比亞蟑螂對雙醣類較不明顯正趨向行為,櫻桃紅蟑對各類養分氣味無明顯正趨向行為。 環保防治方面,橘子外果皮製成毒餌致死率達66.7%,致死天數最短。新鮮香茅忌避性最佳,九層塔持續性強,乾燥後香草忌避性普遍降低。木醋液、椰子油起泡劑、苦楝油、菸草粉所製噴劑致死效果較佳。澳洲茶樹枝粉末煙燻致死效果最佳。 廢棄物處理部份,杜比亞蟑螂臆會取食不織布、泡棉和PE塑膠袋等廢棄物而存活。

微笑圖形中找三點不共線

經由2X2、3X3、4X4、5X5、6X6等三點不共線的圖形,我們在找尋在NXN的三點不共線的圖形,我們發現N為偶數NXN的三點不共線一定會有線對稱圖形,但N為奇數時都不會出現對稱圖形。當在N為奇數時,NXN的表格中的數字總合為 (1+N)XN,在NXN每一橫列兩數相減的總合為 2(N—1)。當N為偶數的方格中,NXN的表格中的數字總合為 (1+N)XN,每一橫列相減的數必為奇數最大的奇數為N—1,且總合為N2/2。