全國中小學科展

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第62屆--民國111年

豆科植物萃取物之應用與探討

在本實驗中要探討八種豆科植物萃取物之抑菌能力,從所選的豆科植物之種子分別用水與酒精進行濃縮萃取。研究目的是為了開發以天然植物為主的抗菌物質,減少對環境的污染及危害。針對校園衛浴設備的水槽、地板、小便斗、馬桶進行採樣。實驗中選擇各設備菌落數最多的菌種單獨分離出來進行抑菌能力之實驗。在抑菌能力中會從濃度和劑量等兩方面去探討不同豆科植物的抑菌能力,並與酒精一同比較抑菌能力。結果顯示本實驗所選用之豆科植物:紅豆、花生、黃豆、四季豆具有抑菌能力,在加入酒精一同比較後我們發現黃豆、花生、四季豆與花生之抑菌能力高於酒精。在閱讀相關文獻之後,我們判斷豆科植物中可抑菌的物質為黃酮等酚類化合物。

登『糖』入『食』~~探討糖製作形成吸管的可行性

為了能製作出糖吸管,查閱文獻後發現雖然有不同材質的環保吸管,但沒有利用糖製成吸管的紀錄。經實驗後發現糖(50g)與水(45ml)的比例為10:9,再加入添加物糯米粉1公克,即可形成吸管但不好脫模。由於糖的黏著性強難以脫模,歷經五代不同模具的改良,終於製作出容易脫模的糖吸管。糖吸管的物性分析如下:水溫越高吸管的重量百分比減少越多;水溶液pH值越低吸管重量減少百分比越多;糖吸管會受環境濕度100%影響,糖吸管於兩天時重量減少達52%。成功製造出的糖吸管甜度為2~2.8,比市面上飲料的三分糖還不甜,側面和垂直耐重各為3300公克和855公克,本研究成功製作出糖吸管,如果將來量產可以取代塑膠吸管,對環境保護能有助益。

用白努利定律分析影響風力發電的因素

我們先開發有風罩的風力發電機,已証明風罩能提升或降低發電電壓,讓我們對其中的物理原理更有學習興趣。風力發電機要迎風才能有最大的發電效率,由牛頓定律和白努利定律解釋尾翼如何讓風力發電機迎風。白努利定律解釋了為什麼風罩截面積愈大發電效率更高,而康達效應告訴我們發電機的位置也是重要關鍵。

蒲公英萃取物之抗氧化評估與抗肺炎應用

自疫情爆發以來,各國都相繼研發新型冠狀病毒的藥物。蒲公英為一種傳統中草藥,具有抗氧化、抗發炎等生物活性。本研究以蒲公英為試驗植物。為了瞭解蒲公英的抗氧化及抗肺炎能力,我們使用磨粉後的蒲公英進行水和甲醇的過濾萃取物,將蒲公英水萃取物及甲醇萃取物分別進行試管清除DPPH自由基實驗、ABTS抗氧化實驗及總酚含量測定實驗,並進一步確定蒲公英萃取物的抗氧化能力。另外,我們還進行肺細胞發炎移動及遷移能力測試。最後發現甲醇萃取物的抗氧化效果比水萃取物佳。我們以脂多醣LPS誘導肺細胞發炎,運用顯微鏡觀察,發現甲醇萃取物有明顯抑制肺細胞發炎移動及遷移現象。經由以上實驗結果證明,蒲公英甲醇萃取物對抗氧化及抑制肺炎具有效果。

旋轉翼緩速安全飛行器

在生活當中我們時常會發現,飛機因為場地跑道不足而無法順利起降,或是航行時有許多不確定因素而不敢搭乘。本研究主要探討為:旋轉翼飛機是否能成為短距離起降之創新飛行器。在這研究過程中,主要是採用旋轉翼產生向上升力(向下推力),並同時探討導風板數量多寡對於飛行穩定性的影響。最後,我們從實驗數據中找出黃金比例來設計飛機模型,再安裝電子加速度計陀螺儀及其他飛行安全裝置,使旋轉翼無人機在天空中能以平穩的姿態飛行,有效縮短了起降跑道距離,打破一般人對於現有飛機所既有的認知。

你的『海水拿鐵』要分層還是漸層?-表層海水變化對密度流的影響

在不同緯度與深度的海水,會因為溫度與鹽度不均產生密度差異,形成密度流。在北大西洋,因為低溫、高鹽、高密度的特性而產生下沉流,並發展成全球尺度的循環系統,稱為『溫鹽環流』。在近代氣候歷史中,溫鹽環流曾因北大西洋海水受融冰沖淡發生異常減弱,使洋流形式發生改變,全球氣候也短暫回冷,為『新仙女木事件』。 本實驗藉NOAA網站收集北大西洋的海水溫度與鹽度異常資料,轉換成密度異常資料後,與溫鹽環流源頭的表層溫度、鹽度與密度異常資料分析,並透過自製裝置模擬溫鹽環流,發現當上層海水密度下降時,會使下沉深度變淺,並在較淺的深度產生平流,使中層海水有較顯著的溫度和鹽度異常,同時表層海水異常,也影響了『鹽指』的發展形式。

淨塑小子-智慧家用洗衣機塑膠微粒清除系統設計之研究

觀察家中排出汙水中,近80萬條塑膠微粒來自洗衣間家用洗衣機。淨塑槽及鐵磁流體攪拌槽為滴濾式及攪拌式設計,組成家用洗衣機智慧塑膠微粒清除系統,濾網組使用物理性過濾攔截0.058mm以上的塑膠微粒,透過鐵磁流體攪拌器去除0.058mm以下塑膠微粒,八爪型攪拌槳大旋轉體積對於鐵磁流體與排水的混和均勻度最好,磁鐵與攪拌槳分離容易更換材料並便於進行鐵磁流體回收。Arduino掌控智慧節能系統及物聯網的運作,提供手機運作資訊,圖像式語言易於撰寫,透過伺服馬達轉動連結兩套系統,建構一套遠端監控智能運作的塑膠微粒清除系統,5分鐘可完成1.3公升之汙水清潔,聚酯纖維、尼龍、聚丙烯有接近100%的清除率。

發酵好~製作健康酸筍因素之探討

竹筍為富含纖維及維生素的食材。在台灣竹筍收穫期集中,採收後容易失水老化,因此竹筍的加工保存就顯得十分重要。本研究針對水質、水溫、鹽濃度、陽光、形狀、糖濃度進行探討成功製作酸筍的條件。實驗結果發現水質以及水溫不是成功製作酸筍的條件;竹筍洗淨剝殼自然晾乾後絕對不能再碰水;鹽巴添加比例以1:100;溫度37℃最為適合,且切成絲狀竹筍為發酵製成健康酸筍的最佳條件。總結來說,製作酸筍的過程中添加鹽可以抑制壞菌生成,添加白糖可以幫助乳酸菌在發酵過程中成為強勢菌種,而整個過程必須在特定的環境溫度30度到40度區間才會發生,我們的實驗很好的複製乳酸菌生長適溫條件,並解釋其發酵條件與酸筍之間的連結。

以手機app研究各項變因對藍印術反應速率的影響

此研究主要以手機app『科學日誌(Arduino science journal)』研究各項變因對藍印術反應速率的影響。發現普魯士藍並不會溶於水中而是懸浮在溶液中或產生沉澱。研究結果發現UVB紫外光組的反應速率明顯高於LED組與日光燈組。雙氧水與硫代硫酸鈉不是對光敏感的還原劑,對光敏感的還原劑其還原能力順序為:草酸根>檸檬酸根>酒石酸根。鹽酸與稀硫酸的濃度對藍印術反應的反應速率沒有明顯影響。硫酸在較高濃度時會使藍印術的反應變慢。對於反應級數的研究,根據實驗結果可得到草酸根的濃度對反應速率應為1級;赤血鹽的濃度對反應速率為0級;三價鐵離子的濃度對反應速率應為2級反應。 R = k〔C2O4 2−〕1〔Fe(CN)6 3−〕0〔Fe3+〕2,並由級數推估出可能的反應機構。

有「膠」無痕-乾式膠帶的製造

市售膠帶為了讓黏性增加會塗上黏膠。本次科展我們研究製作可重複用無殘膠的乾式膠帶,其實驗分為如何製作乾式膠帶,以及比較校內樹葉、生活用品與塑膠材質為模版製作的膠帶。實驗結果發現便宜的白膠可做為乾式膠帶的主要原料;而表面越光滑平整的樹葉所製作出的膠帶掛重會越重;生活用品以塑膠材質做出的膠帶掛重最好;我們也發現塑膠模版分子含有氧原子或具極性所製作的膠帶掛重較高,其中又以聚乳酸(PLA)作為模板所製作的乾式膠帶掛重最佳,單位面積掛重為415g/cm2。為了取得方便,我們以聚碳酸酯(PC)為模版,將白膠加入適量過濾水所製作的膠帶掛重最高(單位面積掛重>541.83g/cm2),最後我們也將所製作的膠帶成功黏貼在鐵櫃、冰箱、白板、磁磚上掛重。