全國中小學科展

第63屆--民國112年

常見藥物之共同前驅物—色胺合成策略分析

本實驗以探討 Aspidostomide G 的前驅物—色胺的合成策略為研究目的。我們選用 2-胺基-3-硝基苯酚作為起始物,經酚基保護、溴化、重氮化、碘基取代及 Sonogashira reaction 得到吲哚的前驅物—2-乙炔基-3-甲氧基-5-溴-苯胺。接著進行吲哚閉環、醛基化及 Henry reaction,最後再經還原反應得到 Aspidostomide G 的色胺前驅物。其中,我們在進行Sonogashira reaction及吲哚溴化反應時,遇到複雜產物無法分離的難題。為改善此情形,我們嘗試改變反應溫度、反應試劑及反應時長等……。經實驗發現,以 TMSA(2.5e.q.)及 CuI(0.1e.q.)作為反應試劑時,可使Sonogashira reaction得最高產物比率94.11%;在室溫下以 NBS(1e.q.)及 DCM(0.5M) 進行溴化反應3小時後,可得最高產率76.92 %。本實驗結果不僅可以為腎臟疾病藥物Aspidostomide G提供一條有效的合成路徑,更可以增加學界對 Aspidostomide G 的重視和研究意願。

「液」立不「搖」~探討液體搖晃因素之研究

本研究旨在探討影響液體搖晃的因素及如何減緩液體搖晃振幅。研究中我們研發了第一代、第二代以及最後利用第三代自動式搖晃裝置,然後探討不同液體的種類、黏滯度、水量及搖晃強弱對溶液振幅的影響。實驗結果發現,溶液黏滯度越低、水量越少及搖晃強度越大時,溶液波振幅越大;除此之外,我們也進行減緩液體晃動的實驗設計。實驗結果發現:液面添加奶泡、降低容器內壁光滑度可減緩液體搖晃,溶液波減晃率最高可達26.4%。容器內放入筷子、湯匙等物品,以及利用托盤將容器分隔為多個較小區域空間,也能降低溶液波晃動,不僅如此,在容器內直立3個托盤,將容器分隔為4個小區域的方式,溶液波減晃率高達88.4%為最佳。

如「魚」得水,「丸」出新滋味

本實驗之研究目的在找出馬祖魚丸的最佳口感比例,並結合馬祖在地特色食材創造新滋味。以不同的魚漿種類、不同比例的太白粉和水設計出三組實驗組、每組6種不同配方共12種,找出太白粉及水對於製成馬祖魚丸的影響。本研究使用砝碼加壓法測量其硬度、自彈高度裝置來測量魚丸的彈性,以科學化數據觀察,量化紀錄資料來比較魚丸本體硬度與彈性和品評口感,綜合比較結果,最後以鮸魚為食材所製作的太白粉比例為150公克、水為200公克的鮸魚魚丸為本研究最喜愛的配方。 最後我們選擇大家最喜愛的配比太白粉比例為150公克、水量比例為200公克製作鮸魚酒糟口味的魚丸,受到大家一致肯定,選為最佳馬祖新滋味。

探討金門大橋興建後對當地居民之影響

本研究之目的在於調查金門大橋的興建對金門地區的民眾日常生活及環境之影響。研究結果顯示多數居民認為政府在興建大橋時有重視其意見。民眾認為金門大橋在方便交通、觀光、就醫及消費方面有較大助益。約半數的民眾覺得因為自己非大橋附近居民所以大橋興建時沒有造成生活環境的影響,少部分居民認為有噪音和交通困擾,而部分小金門民眾有感受到垃圾汙染。大橋通車後有近四成居民傾向在大金門用餐,近六成居民傾向選擇大金門作娛樂、消費地點。大部分居民認為大橋通車會影響金門政府提倡的「低碳島」,並認為通車會造成環境汙染及噪音汙染。小金門民眾認為通車後除了交通,對他們的消費和醫療方面也有很大的幫助,但通車同時帶來垃圾及交通的困擾。

陶出水髒汙-自製陶濾芯用於溪水池水之研究

我們發現市售濾水器的濾芯有陶土層和活性碳層,從文獻得知活性碳的過濾效果非常好,所以決定深入研究陶土層,開發自製陶濾芯。為了讓陶土能透水,陶藝老師建議可在陶土製作時加入麵粉,高溫素燒後麵粉會在陶土中留下孔隙,陶土就能透水。使用自製陶濾芯過濾檸檬酸水溶液、生態池水、公司田溪水及硫酸銅水溶液並與無過濾的對照組比較,發現自製陶濾芯對於過濾氯化物及磷酸鹽有不錯的效果,而且在較高濃度(10ppm)的銅離子溶液中也具有過濾效果。經過多次陶濾芯製作後,最佳製作方法為揉陶土時一起加入麵粉和鹽,鹽可以控制陶土水份含量及仰制微生物,此外陶濾芯製作成高圓柱狀及燒結溫度降至500度時,都可增加接觸面積和孔隙,大幅加快過濾速度。

生物除草劑初探

本研究以五節芒為研究對象,以水為萃取溶劑,取五節芒葉、莖、根、根部土圈等不同部位進行萃取,區分新鮮植株、乾燥植株、割除後生長五天之新鮮植株、割除後生長五天之植株經乾燥處理等四大實驗,合計112個小實驗,以陸生雜草大花咸豐草和水生雜草稗草為受測對象。研究發現將五節芒割除後生長五天之新鮮植株和乾燥植株,葉、莖的水萃取液對大花咸豐草和稗草的種子發芽、植株生長、根部生長有強烈抑制作用。可取五節芒新鮮葉子加水(重量比,葉:水= 1: 2 ),以果汁機打碎研磨萃取,獲得的水提取物,即為【生物除草劑】,可用於田間,進行雜草控制。

鋁程有快有慢-鋁空氣電池的特性探討

本研究將回收鋁罐的鋁片組裝成鋁空氣電池,改變碳層、電解液濃度、緩蝕劑種類等面向探討鋁空氣電池電流、電壓及電池效能。研究結果顯示以石墨棒粉末及塗佈量0.1g/cm2的碳層,1.0M氫氧化鉀作為電解質時有最高的電壓表現。以此作為單電池串聯3個電池可提供約3.80V電壓,並持續供電運作9.7小時以上。以三種緩蝕劑添加在8.0M氫氧化鉀電解液中,錫酸鈉與氧化鋅對於鋁金屬的減緩腐蝕效果較檸檬酸為佳,將0.1M錫酸鈉與 0.1M氧化鋅加入8.0M KOH電解液組裝3電池組,其電池效能低於以1.0M KOH為電解質效能表現,添加0.1M錫酸鈉在1.0M KOH在安全放電過程中延長電池壽命約14.3%。

「船」到橋頭自然直~探討水道船的船速變化

長400公尺,寬59公尺的長賜號(Ever Given)在寬265公尺的蘇伊士運河航行,因偏離軌道而擱淺6天,和岸壁效應有關嗎?在【力與運動】中,學到物體受外力時,運動狀態可能會發生改變。我們透過船速變化來分析螺旋槳的推進力與水的阻力。本研究設計一艘可以遠程遙控並調節3段速度的水道船。且在靜止無風的水面上,利用智慧光閘(smart gate)內建的雷射開關檢測器測量船速,以獲得精確數據。研究發現鈍圓船艏,在水道深度與船的吃水線比值大於4;水道寬度與船的寬度比值大於2.5的情況下,船速不會受到影響。當船速增加,水的阻力也會跟著增加,船隻偏離軌道的情形越嚴重。建議進入狹窄水域的船隻減速航行,可以降低船的動量和慣性,更好操控,也能減少岸壁效應的發生。

共邊三角形內心與等距共圓點之研究

雞爪定理僅適用於任意三角形,好奇「此性質是否可適用在多邊形?多邊形在何條件下才能找到等距共圓點?」經探索後,發現「雞爪定理不能適用在多邊形」;證明得到若「任意n邊形所有頂點共圓時,可形成等距共圓點及形成n組共邊三角形,存在n-2組n個等距線段。」 接續,在等距共圓點的條件下,是否能在多邊形找到「等距相關性質」,如:等距△數量、等距△全等、相似種類……等,如:等角共圓n邊形、正奇數n邊形及正偶數n邊形中 ,形成最小頂角等距△的數量公式分別為[(n-1)(n-4)/2+3]×n/2、2n[(n+5)/4×(n-3) ]及 2n[((n+4)(n-2)+8)/8],並證明公式成立。 將研究推廣,發現任意多面體所有平面皆形成等距共圓點之條件為「任意n面體所有平面的頂角共圓」。並應用在夾娃娃機及網路基地台之建置。

尼與震的交會-球型阻尼器性質應用之研究

科學家們研究出阻尼器用來減震,但未固定圓底的裝置容易晃動卻較少研究,本研究用力矩和能量原理探究在阻尼器能防圓底震動的效果。我們雷切壓克力板製作出半圓,再用3D列印印出阻尼球,改變施放角度,擺長,擺重,並透過Tracker分析移動軌跡,進而計算週期T、對數衰減率log decrement、角頻率ω、阻尼比damping ratio、指數衰減率α、Q、阻力係數r。研究結果發現模型晃動後,仍符合指數衰減,阻尼球可以降低合力矩,亦符合類簡諧運動(合力矩和位移相關),而擺長對減震效果有限,擺重則因有慣性,效果也有限,我們提出理論模型來解釋上述現象。未來可持續嘗試類簡諧運動模式,擺錘重量的影響,水中複雜運動的模式。