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第62屆--民國111年

磁對電磁波的糾纏

本次實驗專注於探討是否可以藉由改變磁場來阻隔電磁波。 結果發現,(1)加入磁鐵後,於特定磁極排列下,能影響電磁波的傳遞。(2)磁場為水平垂直於發射源,且磁極為N左S右的右向磁場時,具有較佳的阻隔率。(3)磁鐵和電磁波發射源位於同樣水平面上,具有較佳的阻隔率。(4)將磁鐵吸附於金屬網狀物上,比僅使用金屬網狀物來屏蔽電磁波的效果更好。且磁鐵分布越密集,對電磁波的阻隔率越高。(5)證實電磁波會因為外加磁場產生方向改變。

大氣乾坤急速降溫

台灣手搖飲料從 1990 年代發展,至今已超過 30 年。2010 年代更由台灣流行至東亞、歐洲、美國及中東各國。 在這飲料店滿街都是的時代,幾乎人人都喝過飲料,飲料剛出爐的時候,為了第一時間讓飲料降溫且快速交到客人手中,通常大多數的飲店家都會加入冰塊。但有些不肖業者會為了減少成本而使用沒有經過消毒的不衛生冰塊,我們覺得如果在飲品裡加入這些來路不明的冰塊會不衛生,而冷凍製冰機所製造出來的冰塊雖然衛生,可是沒有達到完全節能減碳的效果,而受到溫度的影響在杯中融化的冰塊,融於飲品中的冰塊會影響飲品的口感且越喝越淡,為了避免這些問題,我們測試了多種的研究方法,最後選擇用大氣壓力瞬間洩壓產生壓差達到瞬間降溫的效果。

陽光照射造成皮膚溫熱感覺的神經活化機轉

陽光晒到皮膚,人體感覺到刺痛來避免過強紫外線。但為何感覺到刺痛呢?過去對光的生體受器著重於眼睛錐及桿狀細胞(Opsin 1/2),但它們在背根神經元 (DRG,神經末端主體細胞)的表現並不多。TRP channels表現在皮膚及神經。TRPV1是痛覺受器,引起鈣離子通透,Dr. Julius因它得到2021諾貝爾獎。TRPV1/A1受溫度、酸度等活化,但DRG的TRPV1/A1,是否會因紫外線(UVB)照射而影響,並導致鈣通透並不了解。我以不同強度UVB照射人類角質細胞或大鼠DRG,以螢光顯微鏡及流氏細胞儀測量TRP蛋白質表現,以實時影像來作動態鈣離子分析。結果顯示UVB增加DRG的TPRA1/V1表現。且UVB顯著增加角質細胞的TRPA1/V1表現,有劑量相關效後,惟UVB照射對鈣通透影響不大。結論是,UVB照射增加角質細胞及DRG的TRPA1/V1表現,可能與光照引起之麻痛有關。

不同吸附載體礦物對於白蝦飼養水質之影響

我們選擇了台東在地的礦物-絹雲母,與蝦農常使用來淨化水質的吸附素材,如:活性碳、麥飯石和沸石,藉由觀察白蝦養殖造成的汙染物質的變化來討論不同吸附材質的淨化水質能力。我們一開始採各3 g的不同吸附素材加入蝦池中,可以發現絹雲母可以以較低的價格達到和其他吸附素材相當的效果。第二階段我們另外添加了光合菌到蝦池當中,可以發現水質明顯穩定許多,我們推測光合菌與吸附素材搭配使用可能有更好的效果。絹雲母是台東在地開採礦物,不像活性碳等其他吸附素材如此昂貴,若研究成熟後能將絹雲母推廣於台東縣內的蝦農,或許能促進在地產業發展來互相合作以減少成本的負擔,可以以較低的成本達到淨化水質的目的。

無接觸式防疫電梯

本專題主要用於電梯內的防疫,其功能包含手勢感應器(APDS)及手機APP控制。感應來自手機APP或手勢感應器(APDS)的訊號後再傳送至Arduino判斷與控制,來進行開關門與上下樓。此電梯利用氣閥來達成開關門的動作,利用馬達正反轉達成上下樓,再由遮斷器定位樓層,在上下樓時及開關門時,LCD都會顯示當前所做的動作。本專題是為了減少接觸電梯按鈕時的病毒,來降低疫情傳播的風險。

拋丟推我都不怕,我是「平底不倒翁」

本研究旨在探討平底不倒翁之可行性,以及影響平底不倒翁成功與否之關鍵因素。我們透過懸吊法找出物體的重心位置並設計實驗,實驗發現在容器內部不同位置加上一塊華司,能顯著改變整體的重心位置,其次影響平底不倒翁的關鍵是重心的位置及容器底部是否內縮,而重心的位置又與附加物重量、位置等息息相關,透過容器不同傾斜角度的實驗與槓桿原理的分析,我們發現重心越低越容易成功。此外平底不倒翁的成功條件有二,一是使用上緣大於下緣的容器或容器底部內縮,二是底部黏附的重物密度夠大或是也能內縮。平底不倒翁確實可行,且可以將其概念運用在生活中,例如改良交通錐、安全防撞桿、兒童餐具、玩具、直立式電風扇等。

滄海一希—溫鹽度對希瓦氏菌特性探討

脫色希瓦氏菌是一種海淡水中皆可分離出的細菌,更是部分魚類的益生菌。相關文獻指出該菌對石斑魚、金目鱸有抑制體內病毒生長的效果。本研究主要探討不同溫鹽度對其生理變化的影響,包括生長曲線、泳動能力、抗藥性。以添加海鹽濃度0%、0.1%、0.5%、1%、2%的LB培養基,以及28°C、37°C下的培養條件 ,模擬不同情況下該菌的適應能力。研究顯示隨著鹽度上升,該菌生長速度與泳動範圍有隨之增加的趨勢,但若加入過量鹽類則會抑制其生長。此外,在四級胺(BKC)作用下,該菌具備較高存活率,而二氧化氯會使其與病原菌一併殺死,不利產生益菌效果。為了近一步探討脫色希瓦氏菌對於其他本土魚類的效益,未來會著重於觀察不同魚群與該菌的相互作用關係。

Knights Swap—無標號樹之探討

這是延伸自我們在中華民國第60屆中小學科學展覽會提交Crazy Knights作品,相對於前次已完成的環圖分析,我們認為非環圖尚有擴充發展的可能。 本研究從已知的騎士交換節點非環圖構思,試圖自創工具以產出無標號樹,進一步將無標號樹賦予生成編碼編碼權值後解析規律並驗證之。本研究創發之G(S↔P)E生成圖工具能夠擷出無標號樹、二階段編碼系統能解決圖同構問題並進一步得到權重於解析樹形,得到直線、花形、T形與多分支樹及其通式,依此探討樹圖訊息交換之規律。

我的交通安全好幫手-物聯網智慧太陽能背戴裝置

我們發現一些交通問題:車輛可能撞傷行人、不明人士可能跟蹤學童、有危險時不知如何盡速求救、天氣狀況影響交通安全、家長擔心學童是否平安到校。討論後嘗試用課程中學到的物聯網知識,提出解決問題的方法。想到將超音波感測器、Micro:bit、 KSB039擴展板裝在書包上,變成一個物聯網的智慧裝置。超音波感測器偵測到有人車靠近時,ws2812燈條會發光,擴展板上的蜂鳴器會發出聲音,提醒他人和自己要小心。書包上的LCD1602液晶顯示器,能顯示距離和溼度、風速、空氣品質資訊,裝置使用環保太陽能供電系統。還做了戴在手腕上的藍牙穿戴裝置,不小心跌倒時可以發出警示的聲光效果。加上個人的樂讀卡,結合Scratch的RFID跟LINE通訊技術,讓家長與老師知道學童是否準時上下學。

白棘三列海膽管足的吸附脫離機制探討

管足為棘皮動物的特有構造。本實驗利用自製的實驗裝置,測得白棘三列海膽的管足在水中具有強大的吸附力,且該吸附力主要源自於黏性物質。在觀察管足吸附與脫離的過程中,我們發現管足在吸附時會朝向介質面做出擠壓動作,藉吸盤內部片狀的小骨關節產生形變,以釋放更多的黏性物質,也透過管足腳印的染色結果證實黏性物質的存在及分布。本研究歸納出白棘三列海膽吸附脫離的完整過程:黏性物質預先分布於吸盤表面及儲存於吸盤內部,當接觸介質面時,透過擠壓動作釋放大量黏性物質,並藉由去除黏性物質使管足快速脫離介質面。這種黏性物質可在水中作用,並且能夠被迅速移除,在仿生學上極具應用潛力。