全國中小學科展

第60屆--民國109年

「菇」「果」之「膠」-探討百香果果膠與香菇幾丁聚醣複合物性質

百香果皮、菇類和茭白筍殼為常見農業廢棄物,我們從百香果皮萃取出果膠,菇類萃取幾丁聚醣,改變幾丁聚醣與果膠的比例合成不同複合物,測量對水、油及染料的吸附,當複合物果膠的比例增加,吸水和油的比率會上升,亞甲藍及甲基藍均以物理吸附為主,隨果膠添加量增加,亞甲藍在1:3後低濃度有化學吸附;將不同纖維長度的茭白筍殼製成紙作為基材,複合物塗佈在紙上測吸水、吸油和作用力,當筍殼紙纖維越長拉力會越大,但厚度也越厚,故應力反而越小;筍殼紙添加複合物後吸水和吸油性質會受到共同的影響,吸水和吸油率在複合物1:5時最佳,而筍殼纖維1cm>打散;筍殼紙添加複合物後打散纖維的拉力有明顯提升,但筍殼纖維1cm則無明顯提升。

多管齊下-發現環保的秘密

因應政府減塑政策的推動,市面上充斥著琳琅滿目的環保吸管,但這些吸管面臨許多使用上的問題,如:無法隨身攜帶、吸管遇熱會軟化、管內異味無法去除、無法徹底洗淨等情形。而本研究所研製出的一次性吸管:洋菜桂竹吸管、蜂蠟桂竹吸管和馬鈴薯蛋殼吸管,皆能解決以上問題。它們不但耐溫、耐酸鹼,且能被長時間保存、不腐壞,而經過掩埋後,質量也會下降。其中,又以馬鈴薯蛋殼吸管,兼具商業化與環保性的雙重價值。此吸管不僅能將原本被視為商業廢棄物的蛋殼變成商品,又因其管材富含磷、鉀、鈣、鎂、鐵等微量元素,在回收廢棄吸管後,很適合將此做為肥料,使其回歸塵土、滋養生命,達到零浪費、零污染的可能,是一種便利、又友善環境的吸管!

探討不同環境下大蒜清除自由基能力

本研究以不同方式處理大蒜,探究其清除DPPH自由基的能力,利用DPPH在517nm吸光值的減少程度來計算大蒜之自由基清除能力。大蒜萃取液經過60°C隔水加熱後有最佳的自由基清除力(65.2%);蒜末冷藏保存三週後自由基清除率開始明顯降低;在開放環境下,存放8小時後的蒜末之自由基清除率較新鮮蒜末低了約11%;模擬蒜液進入人體消化道時,加入pH=2(胃部)的緩衝溶液清除率最佳(74.3%);市售黑蒜與自製黑蒜之自由基清除率相近,皆優於一般大蒜;重量百分濃度0.9%的市售黑蒜萃取液自由基清除能力最佳。

破風者-紊流與噪聲之流體力學探討

台灣綠能發展目前為能源界顯學,台灣為季風氣候,有得天獨厚的風場條件,然風機扇葉產生之低頻噪聲卻會對居民造成身心健康的影響。本研究嘗試研究扇葉噪聲之物裡蘊含,並以實作及模擬雙管齊下之方式,研究風機噪聲之行為特徵,實作實驗以自製之兩款風洞及四組扇葉,確實觀測到紊流,且與模擬圖形相似,並透過傅立葉轉換方法,得出噪聲強度最高處落於低頻。而模擬結果顯示,風機噪聲與紊流強度高度相關,且在攻角上升的情況下,會有愈大的紊流強度及噪聲,但商用型確有攻角上升,紊流與噪聲下降之情形。最後根據實驗結果比較改良,設計出自製創新型扇葉,其垂直最用力皆優於前列四款,且產出較低的噪聲強度,尤其在高攻角條件之下減噪效果更佳。

河邊海邊礫石大不同!~礫石圓度及球度分析與探討

日常活動中,我們發現河邊與海邊的石頭形狀不同,於是開始研究。首先,我們選擇三組地點進行實地觀察並測量河床礫石與海灘礫石,發現海灘礫石的圓度高於河床礫石,而河床礫石的球度則高於海灘礫石。也發現河床礫石會因為河流的水流速度及水量大小,而有不同的搬運方式,而海灘礫石會因為灘面上的沖流與回流,有不同的搬運方式。 我們也設計了設備來進行河床礫石與海灘礫石磨蝕的模擬試驗,模擬河床礫石磨蝕的試驗結果,與我們觀察到河床礫石球度較高的現象相符合,驗證河床礫石主要受到滾動與部分滑動的磨蝕影響。模擬海灘波浪礫石磨蝕的試驗結果,與我們觀察到海灘礫石球度較低的現象相符合,驗證海灘礫石主要受到滑動與部分滾動的磨蝕影響。

鑑今知古–四溝層有孔蟲化石之研究

本次研究的有孔蟲化石是取自恆春四溝層,透過探討樣本中有孔蟲優勢種屬的生態環境,且利用碳氧同位素來與現生種有孔蟲做對比、討論,可得知當時四溝層的水溫及鹽度範圍,並支持過去四溝層為潟湖環境。也根據討論樣本中底棲性有孔蟲的優勢種Quinqueloculina spp.為淺水機會種屬,加上適合生存水域為半淡鹹水域,推論Quinqueloculina spp.為淺海環境的指標化石。

抽絲解密─大賀蓮中螺紋導管的特性與應用性探究

本研究是在探究大賀蓮(Nelumbo nucifera )中螺紋導管(次生壁增厚)的分布、生長特性,並比較蓮絲和蠶絲之應用性。結果發現大賀蓮的根、儲存莖(蓮藕)、地下莖、葉、葉柄、花、果實及種子的導管皆有次生壁的增厚,增厚方式有環紋、螺紋及網紋。蓮的生長時間愈長,次生壁增厚形狀愈複雜,從螺紋導管中抽出一束絲的絲線排數也越多,其中以挺水葉葉柄下端內圈的絲束數及絲束的絲線排數最多,增厚形狀也最複雜。次生壁增厚生成於導管,主要功能在支持植物,而次生壁的增厚不會加速水份輸送的速率。蓮的次生壁增厚可以抽取出來做為布料的絲線,其保暖性、透氣性、快乾性及耐重性都沒有蠶絲(生絲)效果好,但吸水性及耐酸、耐鹼性較蠶絲佳,最大優點為較為環保。

風水與科學~探討天斬煞與氣流的關係

本研究是透過科學實驗,探究天斬煞的房子對氣流的影響。實驗證明:窄管效應的發生是當風吹到建築物,經由建築物受風面的邊界層流而被導入兩棟建築物的中間間距,大量氣流進入較窄通道,流量增大但是流動寬度變窄,氣流就會增強。透過不斷實驗,我們發現建築間的間距、厚度、測量位置、與前棟的距離、交錯範圍以及建築物的寬度、高度還有屋角形狀、表面的粗糙程度與突起物,都會影響氣流的大小。我們自製風洞以積木模擬建築物,用風速計測量風速,並以乾冰觀察氣流的情形,對於天斬煞的形成與影響因素,有深入的探討與了解,並針對如何避免天斬煞造成的傷害,提出具體建議。

當拿破崙形不「正」作不「直」時

以類似拿破崙定理的方式,先作一個任意三角形,在三邊各作一個與原三角形相似的三角形,再把三個相似三角形的重心連線,成為新三角形,探討原三角形與新三角形在重心方面的關聯。 三邊所做的三角形依照方向分為順時針旋轉、逆時針旋轉、180°旋轉以及不旋轉,依照三角形位置分為向內作圖及向外作圖,比較各種情況的異同,並試圖分析影響重心相對位置的因素。

荖生藏碳-探究荖葉的螢光碳奈米點

本研究在開發一種新的原料合成螢光碳奈米點,以台東的特產荖葉當作碳源,研究此碳奈米點在不同條件下的穩定性和螢光特性,進而探討未來的應用。 我們將荖葉烘乾磨成粉以水熱法進行碳化,進一步純化後,合成水溶性螢光碳奈米點,碳奈米點在紫外光下放出藍色螢光,相對螢光量子產率約為5.4%。在不同條件下檢測環境對碳奈米點螢光的影響時,我們發現在0到1.0 M的NaCl水溶液、紫外光照射50分鐘、pH 2.0~12.0間,碳奈米點皆有良好的穩定性,其螢光強度沒有明顯的變化。將此碳奈米點與各類金屬離子混合後,只有汞離子會造成碳奈米點的螢光強度下降,經調整或許可以開發出對汞離子有選擇性之碳奈米點。未來可應用此碳點的螢光特性作防偽辨識、生物顯影等功能。