全國中小學科展

團隊合作獎

千萬「鱉」「助」─狄氏大田鱉動物行為之探討

大田鱉卵到成蟲發育日數約36.7天,偏好棲息淺水域及深色環境。主要以振動併光影變化觸動攻擊,獵物進入複眼上方約67.6˚與下方約29.5˚的垂直面,兩側約97.9˚的水平面,雌雄蟲複眼前方約18.2及15.7mm的熱區時以約0.07秒出手捕獵。 模擬雄蟲以振幅5mm的振動容易吸引雌蟲。離較遠時頻率高易吸引雌蟲,最高約2下/秒,接近時則振動慢易吸引雌蟲,最慢約1.4下/秒。產卵偏好保濕性佳,角度垂直水面,形狀圓柱形,直徑約1.2cm的圓柱形枝條,產卵高度約在水面上37.6cm至65.9cm間 一至三齡蟲可捕食孑孓。獵物殘渣有助蛋白質與脂肪分解,並可作為稻秧養分來源。

「葉」「銅」學來殺菌

本研究利用葉綠素卟啉環內的鎂離子置換成銅離子來處理硫酸銅廢液,鎂銅離子的置換目前均使用萃取法,本研究透過實驗確認可以使用葉片的原型來置換,大大減少了廢液處理手續。除了具有表皮蠟質的葉片置換速度較慢,其他葉片結構皆不影響。透過比色法計算出移除率,加上硫化鈉檢驗,確認此方式可以完全去除銅離子。檢測置換後的葉片在土壤中與不同pH值的水中,銅離子皆不會再度釋出。 藍綠菌是有葉綠素的微生物,實驗發現藍綠菌鎂銅離子的置換速度優於陸生植物,間隔三天在優養化水域倒入0.05%硫酸銅溶液,15天後水域濁度下降到4NTU以下,水生動植物則不受影響。利用葉綠素鎂銅離子的置換可以處理硫酸銅廢液,還能去除藍綠菌,可以說是一舉兩得。

「渣」進你心裡!大眾對交往偏差行為的態度研究

「渣男/女」是感情關係中常見的詞彙,但一直沒有相關研究進一步探討其內涵,因此本研究希望建構對「渣男/女」概念的具體理解。透過廣泛調查及因素分析,本研究凝聚出「渣男/女」概念指涉的三個主要因素:自我中心、對待伴侶的不當行為、與伴侶以外他人的不當接觸。並以「大五人格」作為分類架構,探討不同人格特質對「渣男/女」概念主要因素在意程度的不同,發現:外向性和神經質特質較高者,特別在意自我中心的態度;外向性、親和性和神經質特質較高者,特別在意對待伴侶的不當行為;外向性和神經質特質較高者,特別在意與伴侶以外他人的不當接觸。本研究期能以此作為開端,為未來相關研究開啟新方向。

非平衡系統之多體粒子集體行為相變研究:量子電腦統計在有序參量分析之應用

我們設計一AIoTs物聯網相變實驗系統,觀察與分析多體粒子的彈跳運動行為,並以二分法來觀察系統在不同驅動電壓下的粒子數失衡參數α與有序參量β;在改變頻率實驗中,觀察到低驅動電壓下的粒子集體行為(collecting behavior)、臨近相變臨界點之粒子漸近行為(Approaching behavior)、與遠離相變臨界點之粒子漲落行為(Fluctuation behavior)皆與頻率有關,且臨界電壓隨頻率增加,呈現指數遞減,約在6 Hz後即趨於常數3.6 eV,而高驅動電壓下之粒子漲落行為仍依然存在,而量子電腦計算結果說明,利用26-Qubits成功描述20個自旋粒子在控制旋轉閘(Controlled Rotate Y-gate)運算下的相變行為,並能完美擬合相變區間之漸進行為(Approaching behavior)。藉由本次科展所提出之實驗模型,可以在未來為凝體物理系統與相變實驗提供更豐富的研究課題與更廣闊的研究前景。

開發單寧酸檢測法偵測亞鐵、金和銀離子

近年重金屬汙染問題日益頻繁,許多重金屬檢測方法問世,但大多繁瑣且成本高昂,發展快速且簡便的檢測方法刻不容緩。本研究利用單寧酸與特定金屬離子反應後有顏色變化的特性搭配比色法,同時探討單寧酸與Fe2+、Au3+、Ag+間的配位關係,並藉其開發出簡易、快速且方便檢測環境水樣中金屬離子(Fe2+、Au3+、Ag+)的方法。優化條件下,本方法針對Fe2+、Au3+、Ag+線性偵測範圍分別為0.67-100 μM,0.75-100μM及0.37-100μM,涵蓋環保署水質監測網的監測標準。且本方法於真實水樣(溫泉水、生態池水)中檢測的添加回收率在85%~120%間,符合分析化學領域要求。可見單寧酸作為化學探針為一可信度高、簡便且可用於實際水樣中的檢測方法。期望能推廣至大學以下機構,定期把關環境水樣。

太陽能光熱分離複合發電的探討

從遮雨棚吸熱引發靈感,將太陽的光與熱分開來發電,讓太陽能板不因高溫降低發電並並延長使用壽命,然後再將分離後的電並聯使用,便是光熱分離複合發電構想,過程發現太陽光的熱分離後,會使發電量降低,可利用提高熱電轉換方式: 1.選擇紅外線IR塗料來提高透光與吸熱率 2.利用傳導、對流、輻射原理提高熱電轉換效果 3.提高致冷晶片發電關鍵在於增加吸熱與散熱端的溫差 最後利用所學,改裝環保水冷式設計,除加速散熱增加溫差以提高致冷晶片發電外,冷卻後的水也能當熱水再利用。測試後發現:照射時間越久,光電轉換電力依舊可維持發電效果,而熱電轉換則會越來越好,甚至有機會彌補因吸熱降低透光率所減少的光電轉換電量。

光線新「視」界

駕駛者有時會受到前方光源而有眼睛不適的狀況,這可能影響行車安全與身體健康,透過查詢資料了解到這可能是因為眩光所導致的。以問卷結果為基礎,設計實驗探討「環境條件」及「光源條件」對眩光的影響。由實驗結果發現,光源照度越強,照射角度與觀測者目光重疊時,眼睛越容易有不適感。我們也發現角度及燈泡排列方式也會影響到眩光的範圍,當光源角度改變為15度時,可以大幅降低眩光面積。燈罩的形狀是展開型時,較能有效降低眩光。 綜合實驗結果,若想減少眩光對行車的影響,可調整會出現在駕駛前方的光源角度,如街燈、指引燈,駕駛人本身也可配戴黃色系的防護眼鏡,可有效阻擋光線,提升行車安全及舒適度。

以藻類淨化畜牧廢水並進行後續藻體加值利用

畜牧廢水中含有大量的氮、磷,排放前需先經過適當的處理過程。本研究利用五種不同的微藻藻株SU1、TU5、ESP-6、Tai-03、FSP-E來淨化畜牧廢水。先將上述五種藻株放入BG-11培養基中,觀察五種藻株的生長曲線和氮殘餘量,其中SU1的生長速率是最快的,但五種藻株最後一天的氮殘餘量是差不多的。再將SU1放入不同濃度的畜牧廢水,觀察藻株對廢水處理的表現,包括氮、磷的去除率、生長曲線、化學需氧量的變化等。最後將在廢水中生長最佳的藻株大量生產,並利用微藻中所含的養分製成液態肥料,提供植物生長所需養分,觀察植物的生長速率及外觀、判斷微藻液肥是否有效促進植物生長。種植後發現適量的液肥確實能夠加快植物生長速率並且順利的生長。

「柚」〜「果」然來電!

進行水果電池實驗時,蒐集相關文獻得知,大部分水果電池測得電壓相差不大,產生電流也不大,心想也許是不同水果電池的內電阻太大而影響發電效能,因此嘗試加入不同角色添加物減少內電阻,及碳化電極延長電池壽命等,提升其發電效能,進行一系列實驗發現: 一、大部分芸香科水果果汁產生的電功率較高,其中葡萄柚汁電池發電效能較佳。 二、以40mL葡萄柚汁加入60mL石花凍液比例,製成「柚見石花凍電池」的發電效能最佳。 三、以赤血鹽水溶液加入葡萄柚汁,能降低「柚見石花凍電池」內電阻提升其發電效能。 四、將電極片鎂鋁片碳化,能延長「柚見石花凍電池」的使用期限 。 五、應用改良之「碳化柚見石花凍電池」能製作易攜帶、電力持久的「柚時鐘」。

星狀網路點擴展運算漢米爾頓容錯性質研究

本作品研究星狀網路和完全網路,兩種不同結構的連結網路,使用點擴展運算結合成一個網路結構,並且在一定的容錯範圍內,保證存在漢米爾頓迴圈性質。漢米爾頓迴圈在連結網路的研究中相當重要,若存在此性質,則可以保證發送訊號時,能將訊號發送給連結網路上的每一個元件並接收,且不會重覆接收到訊號。我們使用圖形理論的方式,將星狀網路和完全網路,這兩種連結網路結構,分別抽象化成星狀圖和完全圖,網路中的元件抽象化為點,元件之間的連線,抽象化成邊。如果元件之間的連線故障,無法使用,則稱為壞邊。我們證明 n+1 維度星狀圖和 n 維度完全圖使用點擴展運算後,壞邊數量最多是 n-4 時,保證存在漢米爾頓迴圈。