第60屆--民國109年

因應咖啡消費量與日俱增，產生大量廢棄咖啡渣的問題，我們想找出咖啡渣的再利用價值。本研究先以不同溶劑、體積、溫度浸泡咖啡渣，將濾液經蒸餾設備濃縮取得咖啡渣油，找出抗紫外線效果最佳的條件；再比較不同沖煮方式、烘焙程度的咖啡渣，萃取出的咖啡渣油抗紫外線效果；最後將最佳抗紫外線效果的咖啡渣油與市售防曬品，照射紫外燈與塗抹在豬皮上比較。實驗結果顯示，咖啡渣油具有良好的抗紫外線效果，冷泡淺焙咖啡渣100 g，以150 ml丙酮，常溫浸泡，所萃取出的咖啡渣油抗紫外線效果最佳。利用「小畫家」軟體比較豬皮照射前後顏色差異，發現咖啡渣油防曬效果與市售防曬品PA+++效果接近。希望未來能應用在各式防曬用品，達到綠色環保的效益。

我們用樂高積木自製磁浮列車，卻發現懸浮平穩沒有想像中容易，於是開始一系列有關單面牆懸浮、摩擦力與綜效磁力的實驗，想找出列車懸浮平穩的秘密。在不同材質的單面牆摩擦力實驗中，利用列車可移動的最小軌道傾斜角度畫圖估算摩擦力，並與掛砝碼最大靜摩擦力的實驗數據比較，得到一致的摩擦力結果：木頭磨光滑 < 木頭 < 壓克力 < 砂紙。 列車的懸浮高度與重量有關，懸浮平穩會有一靠牆的力，須鋪置寬軌道，列車外側磁鐵對齊軌道正上方，靠牆內側磁鐵對齊軌道左側。列車在單面牆（木頭磨光滑）成功懸浮的力平衡狀態為：靜摩擦係數0.28，重力59gw，正向力12.5 gw，列車與軌道的綜效磁力60 gw，水平夾角78 度。最後運用電池或太陽能板加裝風扇驅動磁浮列車前進。

COVID-19肺炎病毒肆虐全球，強調用肥皂多洗手，已是大家認為最有效的防疫作為。有鑑於此，本研究希望透過學習肥皂製作過程，探討「皂化反應」的溫度、重量與pH的變化，以及「皂化現象」的影響因素，最後嘗試製作防疫抗菌手工皂分送給全校班級，共同為防疫盡一份地球公民的責任。研究中分別觀察皂化過程的pH值、硬度與去污力，發現皂化過程中的油品種類、油品溫度、鹼水與油品間的溫度差、氫氧化鈉的量、油品比例、環境溫度，都會不同程度的影響成皂情形。我們也發現，在實驗中設定的任何溫度都能成皂，而非一般認知的特定溫度。最後，利用實驗室培養的純化大腸桿菌，測定以艾草液、左手香液製成的肥皂有不錯的殺菌效果喔！

本實驗以市售本氏液與自製本氏液與葡萄糖、果糖、麥芽糖等還原醣反應，證明課本上以藍、綠、黃、橙、紅的顏色變化來顯示葡萄糖的含量多寡有誤。透過過濾觀察產物顆粒、濾液混色實驗、利用廷得耳效應以雷色光照射觀察產物顆粒大小、及溶液靜置、離心等實驗，發現藍、綠、黃、橙、紅顏色變化可能是奈米級(顆粒大小介於10-9~10-7 m)的紅色氧化亞銅，與藍色硫酸銅溶液混色結果，故不能以顏色變化來代表還原醣的多寡。若要定量葡萄糖，可由葡萄糖與本氏液反應的「顏色與反應時間關係對應圖」中，反應終點顏色(紅色)到達時間來定量葡萄糖。

為了解「螞蟻吊大象」課程中脆弱的火柴棒如何撐起六、七瓶礦泉水，我們設計實驗包括三根木棒的粗細或長度改變、木棒接觸面的材質、載重系統的整體環境等，探討承載架運用什麼方法撐起重物、如何增加承載架負重能力，發現改變各種變因能影響承載架負重效果：當木棒纖維強度不足時，承載架倒塌的原因為木棒斷裂，當木棒纖維強度足夠時，會因繩子受力拉長，最終導致傾斜倒塌。在實驗過程中了解承載架載重原理，嘗試應用於生活之中，設計能夠隨處掛起的環保杯袋，並且對力學有更深入的了解。

「小戴教練」是我們利用馬達及車輪自製的羽球練球機。一次可裝載60顆球，射程可達到6公尺，而且能左右掃射。我們利用tracker運動軌跡軟體進行分析，以真人教練餵球訓練時所發出的球路進行對照 。改變射球的快慢、角度、強度、找出小球、挑球、平球、長球等不同球路模式。最具獨創性的是「小戴教練」的製作不需要寫程式，而是以滾輪及滑梯達到有效送球，資源回收的材料及簡易的機器組裝方式可讓其他同學們自行仿製。研究團隊在製作過程中不斷測試練打，雖然無真人羽球教練，但我們鼓起勇氣全員代表學校首次參加108學年度臺北市教育盃羽球錦標賽，訓練過程中，證實「小戴教練」羽球練球機實用又好玩。

本研究想解決用剩的保麗龍膠在瓶子裡變硬、擠不出來，只好丟棄的問題。當嘗試把不同種類溶液加入乾膠裡、製作重製膠，並測試承重力後發現： 一、濃度50% ~ 95%的酒精、木精、松香水、香蕉水、環保去光水都能製作出具有黏性的重製膠。 二、不同配方的重製膠分別黏合三種紙類與非紙類材質物品的效果不同，黏合不織布與其他材質物品的效果也不一樣。 三、以乾膠重量與 95%酒精溶液量約 1：2 的比例來做重製膠，是較佳的比例配方。 四、用75%和95%酒精可去除泡棉膠，並能把舊膠再利用製作成留言條。

在這個實驗中，我們針對火焰在燃燒時，它所在的「空間形狀」與火焰的「位置、高度、長度」，來量測燃燒時間，期待利用量測出來的數據，配合自然課課程中有關「熱的對流」來推論，並找出一個適合燃燒的條件；實驗時，我們選用圓柱、四角柱、圓錐三種形狀的玻璃瓶，搭配五種不同的點火點高度、二種火焰長度來取得數據，其中圓柱、四角柱，除了在「瓶口圓心測量」，另也測量了「偏向瓶口邊緣位置」數據來做比較，圓錐因為瓶口較小，只測了圓心，實驗初期，遭遇到不少問題，如「火點不著」、「火焰變長」和「排除廢氣、冷卻」等問題，經過大家討論後解決，最後依數據來推論「瓶子形狀」與「火焰的高度、位置、長度」，對於「燃燒時間長短」的影響。

從遊玩Dots and Boxes中3×3的遊戲設定中發現必勝法，藉此推廣其方法至大小2×n的的狀況下，尋找其中的相關規律。

我們從網路看見一位國外網紅破解了星光配方，重現星光耐火效果！讓我們對耐火黏土產生興趣，自製檢測裝置進行耐火黏土配方與原理探討。 我們分析耐火黏土的基本組成有「黏土粉、黏膠、膨鬆劑、添加物」四類材料，測試出最佳耐火配方①黏土粉：玉米粉、②黏膠：白膠雄獅或糯米膠、③膨鬆劑：小蘇打、④添加物：增加軟度—漿糊；降低溫度—明礬、硼砂、滑石粉。歸納出黏土耐火原理是表面受熱產生膨脹碳泡沫，內部產生千層派或多孔洞麵包結構，小蘇打產生的CO2取代孔隙的空氣，產生耐火效果。 我們調配自製三種耐火黏土配方「白膠雄獅明礬」、「糯米膠硼砂」、「糯米膠滑石粉」，其耐火效果都優於國外網紅配方，且可塑性更佳，甚至誤食對身體無害。