全國中小學科展

依相關評語查詢

探究精神獎

天然花青素光交聯複合水凝膠支架之3D列印研究

本研究利用天然花青素作為光交聯劑,成功製作出低毒性的光交聯水凝膠,並可利用3D 列印技術,應用於生醫領域三維支架。 於不同比例的甲基丙烯酸明膠及甲基丙烯酸透明質酸中分別加人花青素或光起始劑 Irgacure2959,並使用365 nm波長紫外光作為交聯光源以製備複合水凝膠支架。 利用NMR、FTIR、SEM及溶脹性、降解性、攀附情形測試,確認分子結構及材料特性分析。體外試驗進行細胞相容性測試,結果顯示加入花青素的光交聯水凝膠對細胞的毒性遠低於添加I-2959的。最後使用3D列印機將花青素光交聯水凝膠堆疊列印成三維支架。本研究顯示花青素光交聯水凝膠未來可成為生物3D列印的原料,應用於組織工程領域。

借風使舵~氣流飛機任我控

空氣的流動會形成風,藉由起風板前進產生的上升氣流,可推動由保麗龍薄片製作的氣流飛機向前飛行。本研究旨在探討影響氣流飛機飛行速度的因素,分別以手持和類風洞裝置來進行實驗,結果我們發現,氣流飛機在起風板上的最佳飛行速度並非單一速度,而是一個區間。不同起風板角度間有共同的安全飛行區間,若飛行速度控制在共同安全區間內,氣流飛機可在所有的起風板角度上安全飛行。另外,氣流飛機在起風板不同位置也會影響飛行的速度,下半部速度最快,正上方成功率最高,本研究建議將氣流飛機操縱在上半部,結合速度和成功率。起風板兩側折角能修正氣流飛機的偏移,讓飛機回正。若將起風板兩側向上折起30度,則可讓氣流飛機飛得更快且更穩定。

觀音火山熔岩與其礦物比例分析

本研究透過親手磨製岩石薄片及數據化的礦物比例資料,探討觀音火山熔岩的差異與其分化關係。根據相關前人研究得知觀音火山經過五次噴發,共有七種不同的火山岩,比對地質圖於各地層分佈區域尋找新的出露地點共17處,進行田野調查記錄與空拍、採集標本,並磨製岩石薄片共14片,進行岩相觀察與礦物面積比例計算。 本研究觀察到觀音山熔岩有漸變關係,從普通輝石橄欖石玄武岩→普通輝石玄武岩→普通輝石安山岩→兩輝石安山岩→紫蘇輝石安山岩→黑雲母角閃石安山岩,符合鮑氏反應序列。並依據新的田野調查資料,修正觀音山圖資;建立火山噴發歷程模擬動畫;製作立體地形模型以瞭解地質地貌關係,皆可做為日後觀音山地球科學教育的參考。

「皂」化弄豆-探討肥皂對綠豆生長影響及因應對策

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響,藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示,不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制,添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」,使用 EV3作為控制程式,監控植物生長環境,以水質的三個變因做為監測對象:導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L),監控到水質低於下限或高於上限時,透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應,改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

「霾」在校園中的秘密—PM2.5對植物光合作用的影響

分析雲林四地區PM2.5濃度變化,發現在夏季最低,主要原因是西南季風擾動。而斗六地區明顯高於其他三鄉鎮,推測其原因為夏、冬盛行風向不同而導致PM2.5沉降於本身為丘陵地的斗六。再加上海風將麥寮五輕、六輕PM2.5細懸微粒吹向本身為畚箕地形所致。 在利用碘液變色法觀測PM2.5對植物光合速率之影響實驗發現,因 要剪下葉片影響植物生長,且裝置無法控制PM2.5濃度,加上用澱粉含量的變化來代表光合效率不易準確掌控;而利用氧氣生成和二氧化碳消耗較為直接,因而自製可換氣、控制PM2.5濃度、紀錄O2、CO2濃度。 在測定日日春和虎尾蘭兩種植物的實驗中發現: 植物會因為短期內處在含較高濃度的PM2.5 逆境,而改變其光合效率以「求生存」。比較兩種植物受PM2.5 影響光合速率結果發現,日日春受到的影響比虎尾蘭來得明顯,推測其主要的原因可能是PM2.5 會阻礙光照量,而虎尾蘭是室外耐陰植物所以受影響較小。

倚「天」屠「龍」記-一種綠色經濟型替代保麗龍材料的研究與開發

傳統的保麗龍材料在製造過程中會釋放出有害的化學物質,並且無法有效地回收和再利用。本實驗使用天然材料製作的替代品更加環保和可持續,因為它們可以降低對石化原料的依賴,並且可以被自然分解。我們採用了一種新的製造方法,研發用最經濟的飼料硬質玉米和高粱加熱爆裂後,作為填充材料,並使用聚乙烯醇和硼酸作為黏著劑。這種方法適用於製造可避震、防火隔熱的材料,除了減少對石化原料的需求,也降低了製造成本。此外,我們還用了蛤蠣殼粉和無毒的清潔劑成分的無患子萃取液,這些材料都比保麗龍更加環保。本組產品呼應全球ESG永續行動,它可以減少包裝材料對環境的污染和傷害,同時具有更好的可持續性,為地球的永續循環經濟盡一份心力。

金雞〝牡〞---廢棄牡蠣殼製作重金屬吸收發泡煉石之研究

本研究使用廢棄牡蠣殼,製作可回收、多孔隙的發泡煉石,吸附重金屬以解決水污染問題。由實驗可知,外層牡蠣殼粉末的吸附能力比內部珍珠層更佳。觀察顯微鏡,牡蠣殼的碳酸鈣成分經煅燒後會呈多孔隙狀態,具有更好的吸附重金屬效果,研判是表面積增加所致。 研究也發現pH=10有最高的重金屬吸收量。依據勒沙特列原理,鹼性環境有利於H2CO3⇌H+ + HCO3-正反應的進行,推測是牡蠣殼粉解離生成HCO3-,促進了重金屬的吸附。 自製發泡煉石確實能有效吸附重金屬並可重複回收使用,達到聯合國永續發展目標(SDGs)中SDG 6 淨水及衛生、SDG 14 保育海洋生態兩大核心目標。

廢熱不廢,節能30%靠你了!

本實驗探討如何於居家環境中進行簡易廢熱利用,以達到節能目的—透過熱水降溫時所釋放出來廢熱,提高冷水溫度,並嘗試熱電效應將廢熱轉換成電能利用。 為了達到冷水溫度上升最多且所需時間最少的效果,我們嘗試許多實驗,最終發現利用保麗龍箱減少熱能散失,且使用少量水做為傳熱介質,再加上抽水馬達促進介質的循環效果最好,最高可在30分鐘內節省超過30%的能源。其他嘗試方法大多也能達到至少10%節能效果。若利用熱電效應回收廢熱,受限於熱電晶片現今技術,其回收效率不甚理想,最佳回收率僅約0.2%。 經以上實驗結果可知,在準備烹煮下一餐前,提早約30至90分鐘進行簡單廢熱利用,即有良好節能減碳效果,為環境盡一份心力。

孤注一擲:購物傾向與價值知覺研究

過去研究認為理性判斷在人的決策過程(包括購物)中具有重要影響力,但追求「未知刺激」的購物行為在日常生活中仍時有所見。有鑑於此,本研究設計實驗,驗證人們在完全自主選擇情境和沒有特定偏好情境中的購物選擇。研究結果發現:人們購物時,確實多數會秉持理性判斷選擇安全的已知結果而非冒險的未知選項;就算選擇冒險的未知選項,背後還是受到以期望價值為基礎的理性規則約束。總而言之,人們的購物行為如同過往印象,傾向理性判斷過程。本研究探討了購物行為和理性的關聯,為販售類似性質產品的商家在商品內容設計及訂價方面或能有所啟發。

「攀繩猴」—山區救難運具的可行性

我們在生活科技課學到powertech競賽中各種仿生獸的設計與實作,因此發想藉由powertech材料包發展出一種可以攀繩的機械獸—「攀繩猴」。除了探討攀繩的材料種類及繩張力對於其運動的影響外,並且嘗試以各種變因,例如仿生獸的重心配置、攀繩猴的臂展長度、齒輪箱的變速齒比等,測試分析我們設計出來的攀繩猴。接著調整上述變因,來測試攀繩猴的競速、爬坡及負重能力。最後我們希望能攀繩猴在實際擔任救災運具時,能在模擬的惡劣狀況下,發揮其所具有的救災潛能。