全國中小學科展

第60屆--民國109年

以西太平洋暖池南緣普林蟲化學分析方法探討40萬年前古海洋與氣候之變遷

本研究嘗試探討40萬年前地球歷史中一次與現今地球狀況類似的超級間冰期MIS 11 (海洋氧同位素階層 Marine Isotope Stage 11,約424,000年~374,000 年前) 時,西太平洋暖池南緣的古海洋與氣候變遷。使用採自西太平洋暖池南部MD05-2925號岩芯中的次表層浮游性有孔蟲普林蟲 (Pulleniatina obliquiloculata) 殼體進行鎂鈣元素比和氧同位素地球化學分析,以獲得次表層海水溫度及其他數據,進而分析重建當時氣候動態變化。經數據分析與比對後,本研究提出間冰期MIS 11與其後進入冰期時產生之次表層溫度與鹽度變化可能和地軸傾角引起之海洋環流與高緯度南太平洋有一定相關。

花蓮的難堤-南濱離岸堤養灘效果之探討

受花蓮港東堤擴建後的突堤效應影響,花蓮北濱及南濱海岸的侵蝕現象十分顯著。為此,第九河川局增設了許多維持灘線的設施。本研究以等比例縮小仿造花蓮港鄰近區域進行實驗,發現花蓮港外海的波浪受到花蓮港東堤影響產生繞射現象,使南濱海岸受侵蝕的情形大於北濱海岸。因此,本研究主要針對南濱海岸離岸堤的建造對減緩南濱海岸侵蝕效果進行實驗。在我們的實驗中,我們發現離岸堤對於減緩海岸侵蝕情形有相當大的幫助。本研究另外改變離岸堤的擺設方式,試圖找出離岸堤對於減緩海岸侵蝕最佳的方法。我們的初步實驗結果顯示,當離岸堤與海岸向北夾135度以及排成 ︿ 型時,具有良好的抗侵蝕效果。

當螞蟻遇上門格海綿-挖洞立體圖形頂點間的最短距離探討

本研究旨在求得螞蟻在挖洞立體圖形之頂點間爬行的最短路徑。我們從一條通道的正方體開始研究,先後探討通道位置在中央、通道位置任意偏移、通道位置在中央旋轉時的最短路徑,同時研究了圓柱中央挖圓柱通道時的最短路徑,然後進一步探討正方體兩條中央通道與三條中央通道的情形,最後研究螞蟻在門格海棉之頂點間爬行的最短路徑。

「蕉」織「鞣」合~探討綠蕉鞣酸的作用及自製蕉鞣豆皮膠膜

本研究利用廢棄綠香蕉皮萃取鞣酸,開發出綠色優質產品蕉鞣豆皮膠膜替代塑膠類製品。首先探討綠香蕉皮溶出鞣酸的最佳條件,再將綠香蕉鞣酸與固態蛋白結合的產品,進行防水、收斂性、酸腐蝕試驗,除了組裝導電裝置以測試防水功效外,也參考課本改裝為強韌度及酸腐蝕測試工具。研究結果顯示綠香蕉皮在pH7溶液下加熱80-90度30分鐘,溶出鞣酸量最多;綠蕉鞣酸液與固態蛋白結合,對銅片形成保護層有較佳的防水能力,也能耐酸腐蝕及較強的韌性。根據防水、收斂性、耐酸腐蝕作用,用自製綠蕉鞣酸液浸泡豆皮並噴食用油後形成綠香蕉鞣酸豆皮膠膜改善乾裂問題,除了取代封口膜、保鮮膜,還可做成食用吸管,達到減塑目標是值得推廣的綠色優質產品。

正義魔人-專用停車位警示系統

為了使身心障礙者及孕婦、帶小孩的爸媽們能順利地找到停車位,解決濫用身心障礙及婦幼車位的問題,所以我們製造出「正義魔人」系統。利用Arduino、RFID、超音波測距等零件,寫出程式碼,讓符合資格的人取得卡片後,能夠停在專用的保留車位,提醒沒有資格的人不得佔用。我們先製造出機器原型,然後完成具實際功能的一號機,而後改良語音警告功能及拍照檢舉功能為二號機。

稻穀矽.再利用–複合性吸附淨水大作戰

現今人們追求色彩,染料汙染已不容小覷。過去人們使用活性碳處理染料汙染,卻不能重複使用,與現今重視的綠色科學相違背,為了達到吸附後又能重複利用的目的,本研究使用廢棄稻殼製作吸附劑,並結合光觸媒,能同時吸附並分解染料。 實驗發現:使用稻殼可製作出的二氧化矽吸附劑約占原稻殼的10%;採用已磨碎、pH=0.74並加熱100度2小時(使醣類水解)、500℃燃燒2小時(燒去粗纖維)可得最純白的SiO2,對於1A、2 mL亞甲藍有最好的吸附效果(吸附率約80%/5 mg,而市售矽藻土<20%,活性碳<70%);與同樣主要是SiO2組成的矽藻土相比,稻殼氧化矽具有不易吸水的特性;此外,實驗使用自製檸檬酸鈦製作光觸媒並與稻殼氧化矽結合,發現TiO2/SiO2=1:5時具有較佳的褪色效果但復原時間長。

懸崖勒馬測定法-摩擦係數

本實驗在木塊最上方綁一條棉線以砝碼拉動之,而木塊啟動後可能傾倒、停不下來或停止。我們觀察木塊在不同因素下啟動後能停止的情況,並依據觀察結果推測造成其停止的因素,我們的理論所運用的變因有木塊對砝碼的重量比值、棉線綁在木塊上的高度。我們在不同條件下,以手機錄影並配合軟體Tracker追蹤木塊啟動到停止的位置與時間的關係,再經由牛頓第二運動定律、動摩擦力公式結合推導出木塊的運動公式,並將此公式寫入Excel以疊代法演化出位置、速度及加速度隨時間的變化,將所得到的理論值和實驗結果數據加以討論,並建立有限制條件下的懸崖勒馬測定法-摩擦係數模型及其不確定度的探討。

「醛」面啟動-探討肉桂醛提升綠豆耐鹽能力之機制

濃厚氣味的中藥,吃了能讓人強健體魄,那植物服用後呢?研究發現,綠豆能感受肉桂粉中的氣味分子”肉桂醛”,並透過改變其生理與生長的發育來減緩其在鹽逆境下細胞死亡的程度,提高長期耐鹽能力。本研究顯示,熏完肉桂醛的綠豆能透過減少氣孔數、使澱粉代謝、增加根系來應對鹽逆境下的缺水問題,在生化研究方面,能透過在根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓逆境。此外肉桂醛氣味能激發綠豆的抗氧化力,我們發現,肉桂醛能讓綠豆提前累積抗氧化物(脯胺酸、抗壞血酸),另能提高抗氧化酵素活性(POD、APX)來應對鹽逆境下的氧化傷害。本研究發現綠豆能感受肉桂醛氣味並提升其長期耐鹽能力,期待未來能將研究成果用於農業,減少逆境對農業帶來的損失。

自己的鳳梨自己救─電腦烘培的鳳梨乾

電腦能幫我們烘培鳳梨乾嗎?家鄉居民種植的鳳梨豐收時,也要擔心價格的下跌。我們融合家鄉和專家提供的鳳梨烘培法,設計了多個實驗,想要找到更好的烘培方式。 要能順利完成這些實驗,必須要在烘培的過程中,不斷的改變烘培溫度,如果由人工操作,將是一個不可能完成的任務,因此我們想由電腦來幫忙控制果乾機的溫度。 利用學校所教的程式設計,我們結合了Arduino微控卡、感測模組、果乾機,自製了一台變溫果乾機,藉由電腦程式,我們能控制烤箱中的溫度,並將相關資料儲存起來、分析利用,因此成功的完成了實驗,也烘培出了好吃的鳳梨乾,而且在創新口味、增加保期、縮短時間、節約電能上,都能有改進,電腦確實幫我們烘培出了優質鳳梨乾。

好膜成雙-幾丁聚醣複合保鮮膜製作之探討

食安與環境問題是地球永續發展的重要議題,我們以無塑材料幾丁聚醣(CS)與海藻酸鈉(SAL)來製造保鮮膜,研究結果發現:1. 幾丁聚醣(CS)加酸水解後可成膜但不防水,加鹼中和後可防水但非常皺。2 .2%CS和2%SAL 無法直接製成混合膜,須以複合成膜方式製膜。3. 2%SAL交聯反應後,可與CS製成膜性較好的複合膜。4.添加天然增塑劑(甘油、蜂蠟、橄欖油)可增加CS-SAL複合膜韌性(拉力)、可塑性及防水性,而添加明膠後,雖然韌性降低,但卻大大增加形變率,可以製成適合包覆食材的保鮮膜。5.加入添加劑後的保鮮膜在防止麵包發霉與香蕉變黑都有不錯效果,但沒有辦法明顯防止蘋果褐變。6.自製保鮮膜在泡過酸鹼後,仍具包覆效果,而加入添加物的保鮮膜具有透氣性。