全國中小學科展

第63屆--民國112年

香灰再利用─以廢棄香灰製成屋瓦及人行地磚改善酸雨問題之研究

廢棄香灰處理不易且對環境有危害,廢棄香灰經定性分析後含鹼性物質CaO,佔其成分中50%,因此以廢棄香灰研究製成香灰屋瓦及地磚,探討其能否與酸雨酸鹼中和之可行性,我們進行多次屋瓦逕流酸雨及浸泡酸雨實驗,且台灣地區的下雨型態多為豪雨沖刷屋瓦頻率高,在實驗中觀察到香灰試片與酸雨中和效率和內含香灰比例呈現正相關,結果顯示摻入20%香灰所製成的屋瓦的酸鹼中和能力最適合台灣環境使用,香灰製品相較於傳統屋瓦有製程價格低、高耐用性和酸鹼中和效率高等特性,可作為屋瓦材料或地磚的新發展。製作地磚部分因發現水泥會包覆香灰陶粒,因此採用孔洞較大的陶瓷摻雜香灰進行3D列印,可快速製作不同環境應用之地磚。

蟹葉「銅」「鋁」來電-環境友善光電強化銅鋁電池的探討

本研究探討以光電延長電化學電池壽命的可行性,在鋁銅電池兩電極間置入以幾丁聚醣為載體含有葉綠素、氯化鈉、及醋酸之膠態電解質所組成的新型三明治電池。電池以鋁網為陽極、中空銅框為陰極,太陽光經照射光敏染料的葉綠素,激發電子,傳遞電子至陽極,還原被氧化的鋁減緩消耗,被氧化激發態的葉綠素則為經外線路傳遞到陰極的電子還原為基態。研究結果顯示於葉綠素溶液中,加入幾丁聚醣(3.0%)、氯化鈉(0.6%)及醋酸(1.0%),所配出的膠態可得最好的最佳組成及條件,照光情形下含葉綠素之電池比不含葉綠素之電池電功率下降速度慢很多,證實以光電延長電化學電池的壽命的可行性,本研究為一種環境友善的新型太陽能光電輔助鋁銅化學電池。

循環小數萬花筒

一、 分數:所有的分數皆能轉化成小數,可以分為「除得盡的分數」和「除不盡的分數」等兩大類別。 二、 小數:除得盡的分數可以轉化成「有限小數」,除不盡的分數可以轉化成「純循環小數」、「混循環小數」等三大類別。 三、 Scratch程式:將數字轉換成圖像,將360°依照數字0~9,分成十等份,順時針旋轉「36°×對應的數字」,這些圖像可以分為「相同圖形」和「同邊形圖形」等兩大類別。 四、 循環小數:循環小數包含「未循環數字」和「循環節」,分母因數分解後,2和5出現的次數會決定這個循環小數的類別。

手助健康~具保濕、抗氧化、防曬多功能「乾洗手液」之開發研究

衛生福利部宣導75 %酒精能預防新冠病毒,但頻繁使用酒精卻易造成手部乾裂,因此本組利用酒精浸製金銀花、烏龍茶葉、桂花、柚子皮等製成酊劑,再混合羅勒籽及奇亞籽所提取的成分,研發具消毒暨護手雙效的酒精性乾洗手液。經過pH計、UV粉及蘋果抗氧化測試顯示,本組所研發之乾洗手液呈弱酸性,與皮膚酸鹼值相仿,且具有抗氧化與抗紫外線(防曬)的功效,比一般市售產品效能更高。此外,本組意外發現果膠混合液能製成風乾膜有效對抗紫外線。總結本組研發之多功能乾洗手液除了具有天然保養之功效,還能讓果皮產生環保效益,極具開發之潛力。

「晷」迷心竅-三種日晷的探討

本研究想透過製作三種不同日晷與實際測量,了解日晷如何運作。第一種為赤道式日晷,製作上較容易,形如時鐘,時間刻度也都一樣大,晷針須和晷面垂直,晷針和地平面的夾角須和當地緯度吻合,分為北面和南面,兩面的刻度順序相反。第二種為水平式日晷,晷面和晷針夾角的角度為當地緯度,晷面的時間刻度大小不同,需用特定三角函數公式計算,刻度越靠近十二點線的越小,越遠離的越大,每個刻度單位是小時,測量容易產生誤差。第三種為圓弧式日晷,製作較複雜,但使用上能更精確、更方便。研究結果發現,日晷時間和手錶時間有差異,除了要考慮磁偏角、時差和經差補正之外,若能將刻度做到最小,則測量數據將會更精確。

解除CRISPR(Cas9)辨認PAM序列的限制

CRISPR/Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat/CRISPR associated protein9)是合成生物學中重要技術,需引導RNA辨認特定的PAM序列-NGG引導合成轉錄因子啟動或抑制下游基因。然而這個特定的PAM序列卻會因此限制了crispr技術可篩選的基因位點,造成限制。因此我們研發出crisprTFv2,以NAG為例突破PNGG的限制,並透過定序得知更改後的PAM相互作用區序列為何,最後再挑選crisprTFv2可能辨認的其他PAM序列,未來再將此技術應用於探討參與DNA損傷修復的基因組合。

降脂「原」「因」~咖啡豆或葉中綠原酸及咖啡因對脂肪分解之探究

本研究探討咖啡豆及葉的萃取液抑制胰脂酶分解三酸甘油脂,實驗操縱變因分別為綠原酸與咖啡因濃度、咖啡豆烘焙程度、咖啡葉萃取液浸泡時間及製葉方式。實驗中將胰脂酶水溶液分別置入一系列樣本中,並加入三酸甘油脂,探討胰脂酶於不同作用環境中之活性大小,並進一步探討不同變因在其中之影響程度。實驗結果顯示,咖啡因、綠原酸皆會抑制胰脂酶活性,其中以咖啡因的抑制效果較明顯,綠原酸的抑制效果只在較高濃度時才會展現。咖啡豆的烘焙時間以6分鐘綠咖啡及18~25分鐘淺中深焙,對胰脂酶活性抑制效果明顯,推測與咖啡因濃度有關。另外以微生物發酵製得的咖啡葉萃取液對胰脂酶有顯著促進效果,但以揉捻方式製得的咖啡葉能有效抑制胰脂酶分解。

截線多邊形內切圓半徑與面積之研究

一、新瀉八幡宮算額問題 1.從由內往外作圖法知,三角形可用三個切線段表示其他線段、三角形與截線多邊形 內切圓半徑。並證明:截線多邊形內切圓的半徑和為全圓半徑的2倍。 2.由外往內作圖法是用三截線等長且位置唯一決定,三截角皆等腰三角形原理作圖。 3. 元貞利三角形的垂心為亨圓圓心,外心為全圓圓心。 4. 當正三角形時,截線多邊形內切圓面積和有最小值為全圓面積的28/25倍。 5.三角形之截線多邊形內切圓周長和為全圓周長的2倍。 二、正n邊形算額問題 設亨圓、元圓、全圓半徑為a,b,R,θ=180°/n 則a:b:R=cos2θ:sin2θ:(sin2θ+cosθ) (a+nb)/R=(n.sin2θ+cos2θ)/(sin2θ+cosθ) 每邊所截線段比(cosθ-cos2):(1+cos2θ):(cosθ-cos2θ) 三、四邊形算額問題 1. 從由內往外作圖法知,四邊形算額問題無定值。 2. 箏形用二個切線段表示截線多邊形內切圓半徑與全圓半徑間關係。 而等腰梯形則需三個切線段。

以校園望遠鏡尋找M39星團的系外行星與變星

本研究以尋找系外行星作為目標,使用校園望遠鏡對M39星團進行觀測,並利用其中60顆星體的觀測數據中星體儀器星等的變化,透過離散傅立葉轉換計算其週期強度,繪製各星體的週期相位圖。藉由判斷週期光變曲線的形狀確認是否為系外行星又或是其他變星的光變特徵,並進一步與資料進行比對。本研究從選定的60顆中目標中發現,1顆疑似為Lava Worlds類型的潛在系外行星,同時觀測到一顆天琴座RR型潛在變星及未知類型的潛在變星,而我們也在目標星之中發現與Sarah論文所得到的分析結果不同,並針對其情形進行研究。透過觀察與討論,探討所發現的潛在系外行星以及各潛在變星推測根據。

窯烤Fe砂-探討台灣東部海岸鐵砂煉鐵之可能性

本研究延續上屆台灣東部海岸鐵砂與磁鐵砂含量分析,於2022年9月至2023年4月進行,目的是希望透過親自動手操作以探討東部海岸鐵砂煉鐵之可能性。 經文獻探討得知,花蓮崇德有煉鐵遺址並參考十三行博物館之煉鐵方法,於是進行13次實驗,實驗於每週2小時之獨立研究課進行,受時間限制,採分階段實驗,初階實驗:熟悉煉鐵觀念及實驗操作,進階實驗:探討碳粉及鐵砂之較佳比例,高階實驗:實際模仿十三行博物館建窯煉鐵。 研究發現,台灣東部海岸鐵砂(含崇德海砂),經冶煉後,都可得有金屬光澤之鐵球及鐵渣,並對比地質圖,東部海岸以火成岩為主,崇德地區屬花岡片麻岩及綠色片岩區,都含鎂鐵等重礦物,可見東部海岸鐵砂煉鐵值得進一步調查分析。