全國中小學科展

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第59屆--民國108年

青唇物語

從網路上收集簡易自製護唇膏的方法,最後選定以蜂蠟、乳油木果脂、初榨橄欖油、甜杏仁油為基底配方,再以火龍果、甜菜根、芳香萬壽菊葉、蝶豆花、芳香萬壽菊花、蜜柑橘皮、迷迭香等植物萃取天然色素加入護唇膏中,並嘗試調整基本配方油脂之間的比例、色素倒入的比例、熬煮的溫度與色素萃取的方法,過程中發現芳香萬壽菊、橘皮、迷迭香的植萃較能和護脣膏液均勻混合。 於是進一步以滑潤度、堅硬度、持久度、耐熱度、保濕度等物理性實驗,從四種自製護唇膏中找出最優質的一款,並邀請親師生試用四種護唇膏,並填寫調查表;這兩者均得出芳香萬壽菊護唇膏為最佳。將市售七種護唇和自製芳香萬壽菊護唇膏一起評比,發現團隊自製護唇膏品質不輸市售產品,而且自製護唇膏材料天然容易取得,能簡易自製,不加防腐可使用3-6個月,符合國人需求和消基會標準。 自製護唇膏備受好評,六年級決定一起做芳香萬壽菊護唇膏和柳丁皮護唇膏,當作送給全校師長的謝師禮。

「銀」「鋅」送舊-矽藻土添加奈米銀/氧化鋅防黴抗菌大作戰

本科展將市售矽藻土結合奈米銀水溶液以及氧化鋅粉末製作出一個真正具有抗菌、防黴功效的奈米銀/氧化鋅矽藻土材料。首先,探討矽藻土添加石膏、凝固劑以及改變粉末直徑對於成模固定化的影響。接著利用水熱法合成奈米銀水溶液。之後以化學沉澱法合成氧化鋅粉末。最後,則是將抗菌材料與矽藻土結合,再進行抗菌實驗。由實驗結果得知,水熱法使用0.1M的硝酸銀可合成出約10nm的奈米銀水溶液,而化學沉澱法則以0.1M ZnCl2與0.2M KOH原料進行反應,即可獲得氧化鋅粉末。對於大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及黴菌抑菌實驗證明,當10g矽藻土添加12ml 2877ppm奈米銀則抑菌百分率分別為96.2%、96.7%以及58.5%,若矽藻土添加1%氧化鋅以及12ml 2877ppm奈米銀則可達94.8%、87.6%以及78.1%的抑菌效果。

圖形中的數獨

本文一開始以直線數奇偶性來探討「在平面上給定n條直線,任三條線不共點,任兩條線不平行,讓沿著任何一條直線上的n-1個交點,都剛好出現1,2,3,....,n-1 各一次」,求解的存在性。研究結果顯示直線數是偶數時有解,而直線數是奇數時無解。接著用圖論中「點著色」及「邊著色」的觀點來思考同一問題,突顯出該問題背後的數學結構。最後進一步探討「將直線替換成圓」,「有m條直線平行,任三條不共點」以及「有p條直線共點,任兩條不平行」的情況。其中最後一部分「有p條直線共點,任兩條不平行」的情況,從超圖(Hypergraph)和關聯矩陣(Incident Matrix)的觀點,得到一些有趣的結論。

節能簡易高效率膠原蛋白萃取法--海水魚淡水魚魚鱗結構比較、膠原蛋白萃取率及螢光效能分析

魚鱗為氫氧基磷灰石及膠原蛋白所組成。本實驗比較各兩種海水及淡水魚魚鱗結構,用簡易水煮法萃取膠原蛋白。實驗發現淡水魚-虱目魚膠原蛋白萃取效率最好,1~40分鐘約能溶出 0.2g膠原蛋白 / g 魚鱗,次為鱸魚、烏魚,龍膽石斑的溶出率最差,與魚鱗結構相關。SDS、X光繞射分析顯示膠原蛋白純度高,且加醋煮能提高溶出率 2~6倍。螢光光譜結果顯示膠原蛋白在325 nm 雷射光激發下即能偵測訊號強度大的藍光(410 nm)及綠光(490 nm),為偵測物質膠原蛋白含量的好方法。本實驗1分鐘加醋水煮虱目魚魚鱗的膠原蛋白成本1.5 元 / 1000 mg 為市售的 2~3%,為簡易高效能的膠原蛋白萃取方式。

發光基團與巴克球作為二氧化碳還原光觸媒之研究

本研究使用巴克球(C60)或巴克球衍生物(PC61BM)作為主催化劑,發光基團(DTBT)作為副催化劑,兩者混摻成複合催化劑並進行各種變因調控,製成催化效果最佳的有機光觸媒,應用於還原二氧化碳生成有用的燃料,達到開發再生能源與減緩溫室效應的目的,另外也可以應用於殺菌與分解汙染物。 利用氣相層析儀進行二氧化碳還原產物的定性及定量分析,複合催化劑光催化二氧化碳還原產物以一氧化碳為主、甲烷為輔,主、副催化劑混摻的催化效率遠優於單一催化劑,複合催化劑的主催化劑選用PC61BM優於選用C60,DTBT與PC61BM混摻莫耳比為1:1時一氧化碳的產率最佳,而莫耳比為2:1時甲烷產率較佳,若在反應瓶中添加氫氣或增加水量,皆有助於提高甲烷的產率。

會呼吸的複合式環保蛋殼植栽容器

為了環境保護,政府推行減少使用塑膠用品,我們看到裝著植物的塑膠軟盆,在植物移植至花圃後就被丟棄,因此,我們選擇蛋殼和天然物質聚乳酸,製造出可自行在土壤中分解的植栽容器。 在蛋殼植栽容器中加入菜肥,肥料會緩慢釋放到土壤中並減少流失,還能優化土壤,緩衝土壤的酸鹼性,具有複合性效果,有助於植物生長。透過模擬運送震動,找出了適合蛋殼植栽容器的包裝和運送方式,利於產銷運送。蛋殼植栽容器會在土壤中自行崩裂,尚未完全分解的碎屑,繼續施放養分,有助於植物生長,同時,植物也無須取出再移植,可以取代塑膠軟盆,是一種創新的作法。

植物有耳朵?-環境中噪音對植物蒸散作用之探討

本研究旨在探討環境濕度、聲音分貝大小及PM2.5濃度是否會影響植物的蒸散作用。已知植物蒸散作用旺盛與否與植物葉面上、下表皮(溫度差異)大小有關。本研究除了利用顯微測量技術測量茉莉氣孔的大小之外,並利用自製物聯網溫度分貝儀進行茉莉與番茄葉片表面溫濕度、聲音分貝大小及PM2.5濃度約六個月之數據收集。本研究將已搜集之資料經分析後,獲得以下結論:(1)當聲音(分貝大小)達到特定範圍時,植物葉面上、下表皮溫度差異會變大;(2)當環境濕度變高,植物會因氣孔變小,溫度差異變小;(3)環境中PM2.5的濃度和植物的蒸散作用間則無關聯性。根據結論(1),本研究結果推論植物有小小的耳朵。

以類神經網路為輔助自動生成小提琴演奏骨架

目前在音樂動畫的領域,若動畫師要產生音樂動畫演奏影片,皆是請真人演奏,再透過感測器去取得骨架座標資料,搭配動畫製作技術進而產生演奏影片,此方法不僅耗時且耗費人力成本,若是能將此生成骨架座標的任務交給電腦自動化生成,將大幅減少時間與人力成本。此研究以小提琴為例,提出了兩種僅以音樂為基礎,透過類神經網路生成虛擬演奏者演奏骨架座標的方法,並對兩種方法生成出的演奏動作結果進行比較與討論。方法一延續先前相關論文的網路骨架,並對其做出修改;方法二為本研究自行設計的骨架生成流程。研究結果顯示方法二相較於方法一與先前相關論文能更有效地生成出合理的小提琴音樂演奏骨架。

高者多勞

我們用簡潔的方法、巧妙借用益智遊戲的規則,解決一道月刊數學題目的一般化情形,得到豐富的成果。 「有9位足球隊員,身高兩兩不同,排成 3×3 的隊形,命橫列最高的2人舉手、縱行最高的2人舉手,兩次都有舉手的人去收拾場地。」 本作品探討上述題目隊形的一般化:隊員們分別排成任意長方形和長方體,得到下列結論: 一、將身高由低到高編號為:1、2、3、…,得到「必定收場地」的人之編號與「必不用收場地」的人之編號; 二、承一,若編號x不在必收或必不收之中,則可排出使x號學生收場地或不收場地的隊形; 三、收場地人數的最大值與最小值; 四、若人數p介於收場地人數最大值與最小值之間,均可排出恰為p人收場地的隊形。

名偵探「蚵」南 ~以牡蠣殼作為環保材料之研究

本實驗將台灣的海產廢棄物「牡蠣殼」磨成粉末後,進行鍛燒前後之比較,研 究其是否可作為環保材料之可行性,實驗結果如下: 1. 將牡蠣殼粉製成吸油再生紙:我們自製工具控制厚度,做出厚薄一致的再生紙,並測試其吸油量、耐熱與保溫程度,研究顯示其具有極佳效果。 2. 重金屬吸附:我們嘗試自製油甘子萃取液的沒食子酸作為綠色試劑,並發現其可有效檢驗出鉛離子與鐵離子,而牡蠣殼粉可成功吸附重金屬。 我們希望能夠從創新出發,用愛心做環保,讓廢物變黃金,永續我們的美麗家園。