全國中小學科展

團隊合作獎

硫酸銅廢液的回收探討

化學工業廢液的排放在現今工業發展盛行的國家是不能忽視的問題,而廢液的回收也是近年來熱門的的研究課題,又因為有機溶液能使離子化合物析出,所以我們利用此特性來討論其析出的情形。 我們研究探討有機溶劑(乙醇及丙酮)在不同的劑量、不同溫度、不同酸鹼物、使用兩種溶劑、和濾液再次使用的情形下,加入到硫酸銅溶液中析出硫酸銅,並找出析出率最好的數據,再進行不同變因的改變,來找出析出效果最佳的實驗數據。 其中我們觀察到在使用的溶劑中,乙醇在低溫下析出硫酸銅的量會最多,較丙酮佳,且乙醇對環境造成的傷害也較低。 我們期望能找出環保、快速且有效的回收方法,回收有機廢液中的離子化合物,來有效改善化學工業排放廢液的環境問題。

阿摩尼亞__拜拜!——以電化學氧化法去除廢水中的氨氮

本實驗研究目的是以電化學氧化法降低廢水中的氨氮濃度,藉由使用石墨導電塗層/壓克力電極,改善石墨機械強度低的問題。我們使用導電度計法測量水溶液導電度並計算其氨氮濃度,處理後的廢水濃度符合台北市放流標準,且去除率皆高於75 %,比配置的氨氮溶液高,可知電化學直接氧化法更適合應用於處理實際廢水。本研究的副產物硝酸鹽濃度皆低於1.19 ppb,對實驗影響極小。實際處理廢水時,使用石墨導電塗層/壓克力電極所需的電耗能相較於使用石墨電極減少約93 %,但能和使用石墨電極達到相同的去除率。

河中「漩」機

實地到大豹溪觀察漩渦、河道與石頭的分布,再到實驗室模擬石頭分布與河道。探討水流衝擊石頭時,石頭數量與位置是否影響漩渦的數量與形成的位置,以及單邊河道出現凹槽時,是否會影響漩渦的形成。透過石頭的密集度、水流速度、石頭的數量,三種方向研究漩渦產生的位置與數量;以及用三種不同深度的河道凹槽,觀察漩渦的數量與位置差異。發現石頭間的縫隙較寬的話,特別容易形成漩渦;石頭的間距增加或是水流速度較緩慢時,漩渦數量會增加;石頭間的夾縫、水流的匯集與分流處都是漩渦容易產生的位置;石頭數量減少漩渦也會變少;河道單側有凹槽時,會出現漩渦;凹槽深度不同時,漩渦位置與旋轉方向會有所差異。

以孔雀魚行為表現探討食物中特定成分對其Tourette Syndrome症狀之影響

透過瞭解妥瑞氏症症狀的發生緣由,並分析目前已被認證「可對症狀造成正面影響」的特定成分,如鎂、維生素B6等。並施以富含該成分之天然食品,觀察其是否能在實驗魚身上造成相同效果。 我們利用孔雀魚的平均尾鰭擺動角度超過25度以上來定義為孔雀魚的類妥瑞氏症症狀,並利用特定藥物來進行其類妥瑞氏症的誘發。 且以含有豐富鎂含量的酪梨與含有豐富維生素B6的蒜頭進行投餵,並測量其影響孔雀魚尾鰭擺動角度的各時間段之度數,且經過分析實驗數據,可總結出此兩項食品具有一定程度可以達到近似妥瑞氏症藥物帶給實驗對象的抑制效果。 並根據實驗結果,來探討是否能以一般食品來緩解妥瑞氏症患者的症狀,甚至降低患者對於藥物的依賴性,進而取代藥物。

智慧輪椅之研究-應用表情辨識輔助與外籍看護之溝通

台灣已進入高齡化社會,年長者大多行動不便且為外籍看護在照護,因語言不同,導致溝通困擾,所以研究智慧輪椅,從機構設計中設計三段式椅背調整、餐桌的開合;能使用手機app控制輪椅的移動;在智能照護上依年長者需求在手機上設計了撥打電話、緊急Line救助、啟動家電等功能;更獨創能與外籍看護溝通功能,設計了翻譯機,使受照護者能輕鬆地與外籍看護溝通。並從表情辨識上得知,臉部表情辨識的辨識率為0.6~0.7之間;加入比1-3的手勢後,其辨識率提高0.8~0.9之間,最後年長者加入自己喜愛的動作差異大的手勢後,其辨識率均為1(100%) 。與年長者討論適合的表情後,本研究的智慧輪椅能透過表情辨識開啟與閉合餐桌時會說出外籍看護的語言並且能拿餐具與餐點或是收拾餐桌。

綠色組合巨石之謎

本研究研究場域位於宜蘭縣南澳鄉中央山脈向東延伸濱海的餘脈,故運用中央地質調查所網站建立地質圖、地形圖,再將圖層套疊到GOOGLE平台測量坡地坡度及崩地面積等。 接著以現地調查及空拍機拍攝方式探究研究場域。 調查結果發現:該區屬綠泥石片岩,有石英、黃鐵礦、雲母等礦物,雖未發現變質石灰岩,但本研究推測氣候、岩性、地形等因素,使得變質石灰岩被因溶蝕作用而導致岩屑崩滑,造成有趣的地質現象,如岩屑崩滑、碳酸鈣膠結綠泥石、鈣華現象、方解石外生礦等。 最後,經由實驗設計及操作,希望能描述碳酸鈣膠結綠泥石的經過,解釋其機制,複製其現象。

低造價 AI 物件識別廚房防災 LINE 簡訊警報系統

傳統火災警報器無法有效預防火災的發生,且不但容易在烹調時誤觸也無法將警訊傳給在外的住戶,本研究結合遠紅外熱傳感陣列與物件識別,並配合蜂鳴器及LINE簡訊開發一款「低造價 AI 物件識別廚房防災 LINE 簡訊警報系統」。運用物件識別,本警報系統不需事先手動標記廚具位置即可自動偵測常用廚具的位置、監視其個別溫度是否超出該物件的警報溫度。本警報系統在操作上對一般民眾較友善,對可移動的廚具具備警報能力,且對於非廚具的範圍也設有警報溫度,亦可防範電線走火等非廚具造成的異常高溫。此外,本警報系統在監測到溫度異常狀況時,會根據現場是否有人而發出警報音或可手動取消的提示音,適度減少民眾在烹調時受到的干擾。

智慧勘察車

現本專題是建構無人載具車進行探勘平台的開發,其主要以Arduino Mego 2560作為本地主控台,輔以OLED顯示螢幕展現各類偵測資訊如溫濕度等,並以藍芽模組將相關資訊傳送至遠端平台顯示,除了探測相關資訊外,還將無人載具周圍的環境影像透過ESP32CAM無線wifi攝像頭模組傳送至遠端平台,以提供遠端平台對於周遭環境的掌握及判斷執行相關的控制,因此探勘平台將可提供許多不適合人類到達的場景進行許多探勘及相關救援等行動。

動態球與膜的交互震盪

本研究探究動態球與剛性、彈性、超彈性膜的交互作用,研究球與膜連續碰撞後「球的彈跳」與「膜震盪、產聲」兩面向。我們分析球的彈跳,發現僅由前五次的趨勢可估算彈跳次數,預測值與數據接近。 另發現「球在彈性面上有後次彈跳高於前次」的情形,且「產聲強度有後次超越前次」的現象。這兩種不定性現象,我們以能量交換大致解釋。 再建立膜震動動力理論,用貝索函數預測撞擊時膜產生的多組頻率,對比數據誤差小於5%。此外膜震動時若再次被敲擊,膜將激發出另一組頻率,且仍在理論預測之內,我們稱之膜頻率的「躍遷」。 透過研究「動態物(球)與彈性膜的交互震盪」的能量交換與「躍遷」現象,以期未來在薄膜震盪工程或聲學失真問題中有更多應用。

〝催〞燦晶亮 --- 活性酵母微米晶球的設計

本實驗考慮藥物吞入時極為苦口,但如果利用類似膠囊的原理,更精進將晶球「微米化、可配水喝入、可有效消化、可於胃中緩慢釋出」等功能,進行實驗(以海藻酸鈉濃度、噴入高度、界面活性劑、內含物含量為變因)等,希望在未來生活中,可以利用兩個寶特瓶,將海藻酸鈉加感冒藥物和氯化鈣進行固化作用產生晶球,且利用超音波霧化器將晶球製成微米級,在家感冒時進行DIY製作,並配水喝入,就不會有『苦』的感覺,達到『良藥可口』的效果。