全國中小學科展

第63屆--民國112年

廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之研究

本研究旨在探討廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之可行性及最佳發酵條件。結果指出石柿(Diospyros kaki cv. Stone)與汙泥分別預加熱後依1:2比例混合,加入改良培養基,調整pH值為8並於環境溫度35°C下發酵為最佳條件。修正岡珀茲方程式擬合結果指出每公克柿皮可產生24.32毫升氫氣(R2=0.9990)。此外,等比例放大之發酵規模倍率與產氫能力呈正相關,若以足量柿皮發酵量產氫氣,可以相近效率大規模產生氫氣。本研究亦根據全臺每年廢棄柿皮量推估氫氣產量,並探討計算成本的方法,結果皆顯示廢棄柿皮發酵產氫具一定可行性。此方法可有效轉換大量廢棄柿皮為再生能源,具高度發展潛力。

以食用油混合蜂蠟製成可食性塗層對聖女番茄保鮮效果之評估

使用葵花油與椰子油分別與蜂蠟以重量比例9:1、8:2與7:3製成六種可食性塗層,塗抹於聖女番茄(Solanum lycopersicum var. cerasiforme)後,分別保存於4°C與20°C共15天,分析聖女番茄之減重率(%)、總可溶性固形物(0Brix)、抗壞血酸含量、呼吸作用速率、pH值並進行感官品質評估,以探究不同可食性塗層對聖女番茄保鮮的效果。 六種可食性塗層皆可有效降低聖女番茄的減重率,延緩pH值與總可溶性固形物的上升,保留更多抗壞血酸,並降低呼吸作用的速率,於感官品質評估中得分亦明顯高於對照組。根據前述六項保鮮效果評估的實驗結果,葵花油與蜂蠟比例8:2組別於4°C保存15天後,保鮮的效果最好。本實驗製作的可食性塗層確實可以達到保鮮的效果並延長聖女番茄的保質期。

天然花青素光交聯複合水凝膠支架之3D列印研究

本研究利用天然花青素作為光交聯劑,成功製作出低毒性的光交聯水凝膠,並可利用3D 列印技術,應用於生醫領域三維支架。 於不同比例的甲基丙烯酸明膠及甲基丙烯酸透明質酸中分別加人花青素或光起始劑 Irgacure2959,並使用365 nm波長紫外光作為交聯光源以製備複合水凝膠支架。 利用NMR、FTIR、SEM及溶脹性、降解性、攀附情形測試,確認分子結構及材料特性分析。體外試驗進行細胞相容性測試,結果顯示加入花青素的光交聯水凝膠對細胞的毒性遠低於添加I-2959的。最後使用3D列印機將花青素光交聯水凝膠堆疊列印成三維支架。本研究顯示花青素光交聯水凝膠未來可成為生物3D列印的原料,應用於組織工程領域。

聲聲不熄--熱聲效應之探討

本實驗以試管、鋼絲絨、酒精燈為主體,將鋼絲絨放入試管做為發聲裝置,並以酒精燈加熱試管,使鋼絲絨兩端產生溫差,而後產生音波,利用音訊分析軟體進行錄音、分析,搭配溫度感測器記錄、分析溫度,藉以探討 此裝置發聲的成因以及相關參數對其聲音的影響。 本研究分析了裝置發聲之過程,並製作五種變因,分別為鋼絲絨密度、試管口徑、試管長度、鋼絲絨位置以及 試管與火焰距離,並統整出四點通則1.溫差與分貝有直接關聯2.發聲與熱穿透深度、堆棧位置和空氣黏性有關 3.綜合熱穿透深度以及空氣黏性,發聲效果較佳者,會有上升速率快下降速率慢的特性4.堆棧所在位置之空氣塊移動及壓縮性,影響其音量、發聲時間與上升下降速率。

星移斗轉探嬋娟-數位AI與星象軟體APP之探討

蘇軾前赤壁賦「壬戌之秋,月徘徊於斗牛之間」正確嗎? 探究可知是1082年8月12日,地點為湖北黃州赤壁(144.05°E,30.45°N),計算歲差可知春分點移動約13度,月亮赤經約位於室宿,和蘇軾所寫不符。AI機器人驗證平均正確率55%,且差異大,其中Perplexity較符合推論,2個月後再驗證,AI會修正回應,Bing正確率100%。星象軟體stellarium網頁、平板版可查出1082年8月12日月亮位置與辭賦相同,但顯示非滿月,其他APP亦有差異。各種軟體在太陽、恆星、與月亮位置、滿月日期都存在差異,且距離現在越久遠則差異越大。我們製作自轉軸可轉動的天球儀,可考慮歲差、計算春分點移動。根據自製天球儀操作,驗證蘇軾辭賦中月亮位置應在飛馬座、雙魚座附近,而非於斗牛(人馬座、摩羯座)間。

就「塑」這個光~海洋塑膠微粒含量之探討

塑膠微粒影響著人類日常,但家鄉沙灘滿是塑膠垃圾,促使我們進行研究,得到以下結論: 一、比較沿岸海域不同深度的海洋塑膠微粒數量。 表層>1m深>>2m深。 二、比較人造港埠對海洋塑膠微粒的影響。 (一)數量方面:龍門>尖山。 (二)深度方面(塑膠微粒數量):表層>1m深>>2m深。 (三)最大顆粒粒徑大小:人造港埠>開放水域。 三、比較潮間帶不同位置海砂的海洋塑膠微粒數量。 (一)低潮線>高潮線>飛沫帶。 (二)龍門後灣沙灘低潮、高潮線多於尖山烏泥沙灘。 (三)塑膠微粒數量(深度)0-4cm>4-8cm>>8-12cm,且海砂中含量多於開放水域。 四、比較不同受風面的海洋塑膠微粒數量。 迎風面多於背風面。

借風使舵~氣流飛機任我控

空氣的流動會形成風,藉由起風板前進產生的上升氣流,可推動由保麗龍薄片製作的氣流飛機向前飛行。本研究旨在探討影響氣流飛機飛行速度的因素,分別以手持和類風洞裝置來進行實驗,結果我們發現,氣流飛機在起風板上的最佳飛行速度並非單一速度,而是一個區間。不同起風板角度間有共同的安全飛行區間,若飛行速度控制在共同安全區間內,氣流飛機可在所有的起風板角度上安全飛行。另外,氣流飛機在起風板不同位置也會影響飛行的速度,下半部速度最快,正上方成功率最高,本研究建議將氣流飛機操縱在上半部,結合速度和成功率。起風板兩側折角能修正氣流飛機的偏移,讓飛機回正。若將起風板兩側向上折起30度,則可讓氣流飛機飛得更快且更穩定。

「皂」化弄豆-探討肥皂對綠豆生長影響及因應對策

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響,藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示,不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制,添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」,使用 EV3作為控制程式,監控植物生長環境,以水質的三個變因做為監測對象:導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L),監控到水質低於下限或高於上限時,透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應,改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

挖出學校遺構區底下的秘密

學校興建校舍,挖出兵道署的遺構,我們從挖出來的泥砂中看見許多貝類的遺骸。我們很好奇,到底這些洞穴裡除了遺構外,還藏著什麼秘密?所以在老師的指導下,採集坑洞裡的泥砂,觀察、實驗並認識泥砂的性質;再與附近學校地區的泥砂進行比較,發現可能屬於同一個時期的海相堆積。從遺構區發現的生物遺骸多屬於雙殼綱和現在河流出海口的生物遺骸很相似,因此推測學校以前和海岸邊的環境相似,屬於砂質基底的淺海環境。 最後透過測量學校附近道路的高低差,發現學校屬於東高西低的地形,從這些種種的證據中,我們想學校不只有深埋在地底下豐富的古蹟文化歷史,其實從探索泥砂、生物遺骸等海相沉積,更見證了台南四百多年來海岸線的演變。

超臨界流體製備韭菜籽萃取物碳化微胞及其潛在應用

本研究利用二氧化碳超臨界流體萃取韭菜籽並進行分析,主成分為脂肪酸,以亞油酸比例最高而棕櫚酸次之。再利用綠色合成方法製備碳化韭菜籽萃取物,其有豐富的官能基、激發波長相關光致放光之特性相似碳點。此碳點於適當的條件下,在水中會自組裝形成分散性、穩定性均佳的碳化韭菜籽萃取物微胞(CLSEMs)。以ABTS進行抗氧化測試,證實微胞具有自由基清除與抗氧化效果;對Co2+有最佳的感測選擇性,最低偵測極限為1.7 μM,且成功首創將抗癌藥物順鉑修飾於碳點所形成的微胞上,鉑金屬載量最高可達4.7%。因 CLSEMs具有有機長碳鏈,有機會提高藥物穿過細胞膜之能力,以利順鉑與 DNA 鍵結,有發展成新型抗癌藥物之潛能。