全國中小學科展

第64屆--民國113年

影像偵測火源與滅火裝置

本作品希望能協助消防員在進入未知火場前,可以協助了解情況及判斷,使用物聯網、影像辨識、自走車技術,建置一個移動式火源偵測及遠端滅火裝置,具有手動及自動控制功能。 在火災現場時,可以手機方式操作,馬達帶動機器人平台前、後、左、右移動,透過鏡頭傳回影像畫面,人員如看到有火,可按下啟動噴灑乾粉按鈕,遙控滅火。當機器切換為自動控制方式,前置鏡頭傳回的影像,當有火源時,則會自動辨識火,並啟動噴灑滅火。有自動按壓滅火器壓把的功能,是因為在滅火器握把上,設計一個按壓驅動裝置,噴灑乾粉, 此為偵測火源滅火裝置 。 本作品說明書內使用之照片,大部分為第1指導教師拍攝,部分為引用自產品網站照片。

利用免疫螢光染色探討胞外基質在果蠅老化過程中對生殖幹細胞流失之影響

幹細胞具有自我更新與分化的功能,對於組織修復至關重要,於特化微環境,稱為龕。龕會與幹細胞直接接觸並透過分泌訊息因子維持幹細胞的特性。然而隨著生物老化,龕功能會隨之下降,間接影響幹細胞數量與活性,並導致組織無法修復而衰老。幹細胞如何應對老化龕以及老化對於幹細胞直接影響還不清楚。本研究利用果蠅睪丸生殖幹細胞(GSCs),探討老化對GSCs流失的影響機制。 實驗室研究發現,當公果蠅老化,一種分泌型胞外基質蛋白Perlecan(Pcan)會在GSC與龕周圍積累,導致GSCs無法直接接觸龕而流失。因此Pcan的累積與老化引發GSC流失是直接相關的,然而Pcan是由哪種細胞分泌目前尚未了解。

水中清道夫─「龍蝨」號,啟航!

為三隻小龜創造一個乾淨永續的生存空間,激發我們隨時產生的小小創意,透過探究實作完成我們的「龍蝨號」水中清道夫它沒有高科技的AI人工智慧和酷炫的外表造型,只有單純外表和簡單機械智慧:一、利用虛實連接的可變四種齒輪比的變速裝置;二、超距力實踐的磁力傳動裝置;三、尖端接觸減少摩擦力的磁浮構造;四、雙微動開關構成的避障裝置;五、磁簧開關達成隔空啟動的實現;六、可充電鋰鐵電池續航無限;七、善用材料與物件特性,創發出簡易、快速的替換操作;八、船體不偏航的關鍵─在船體後方並列的「泵」導風罩和螺旋槳的組合─轉動方向要相同。「龍蝨號」啟航一池清爽,三隻小龜永保安康。

流沙箋的表面張力因子探討

流沙箋為調製顏料灑在水或黏稠性介質表面,經由各種工具及技法製作各種紋樣,再將紙覆於其上轉印而成。製作流沙箋以水作為載體所得的紋樣自由流動,不易固定,近代發展常以海藻酸鈉為載體。 毛細管檢測表面張力海藻酸鈉及羧甲基纖維素皆為11.1mm,甲基纖維素11.6mm 這三種膠體表面張力較為相似,載體除可用純水配置0.45%海藻酸鈉外,也可嘗試其他。水膠液液滴直徑觀察中海藻酸鈉液滴直徑最小4.03mm(倒數為0.25),水則為4.67mm(倒數0.21),海藻酸鈉倒數最大表面張力最小,有較穩定的顏料擴展;顏料液滴直徑以黃色表面張力最小,紅色及藍色則沒有差異。 流沙箋製作過程中影響因子太多,溫度較低的環境或溶液較能保持製圖時的液體表面擴展,未來也可再探討不同顏料與載體互動差異。

高中生蔬食認知、飲食生活型態與蔬食消費意願之調查

近幾年全球蔬食風潮的興起,蔬食飲食成為一股新的飲食趨勢,餐飲業者們也開始推行各式各樣的蔬食產品,選擇蔬食的人們越來越多,蔬食不再僅是一種飲食方式,更是對環境永續、氣候變遷與保護動物的表態。本研究以高中生為研究對象探討人口統計變數對蔬食認知、飲食生活型態與蔬食消費意願是否有顯著差異。預試問卷使用嚴謹問卷設計並發放正式問卷給高中生進行問卷填寫,最後進行問卷結果分析及質性晤談了解其原因。經單因子變異數分析發現平日主要飲食對於飲食生活型態及蔬食消費意願達部分顯著差異。相關分析發現健康因素、永續發展、環境保護、推薦意 願為主軸並呈現中高度相關。而線性逐步迴歸分析以環境保護、推薦意願、自然感知解釋度最大。

「糞」憂解勞-鳥糞清除器探究

清理鳥糞是養鳥人士最頭痛的事,每日清理集糞盤會讓人覺得繁瑣;又如果累積到一定的量才去清理,家中環境都會飄散著鳥隻的羽粉和羽屑,造成過敏。因此本研究運用ESP32板和ESP8266板可遠端控制也可近距離手動控制清除模組及鳥糞辨識。 清除模組需不鏽鋼條固定在汙水盆上,並架設方形固定架來使鳥籠穩固。出水孔的位罝要設置在刷毛的上方,渦桿上用矽膠軟刷毛且轉速要快,才能增加清洗的力道且不會傷害輸送帶。輸送帶的材質要用0.8mm NR橡膠墊、不噴灑任何防水、防油的清潔劑且輸送帶的轉速要慢,讓渦桿上的矽膠軟刷毛完全貼合輸送帶,如此,效果才會最好。 最後整合智能晶片、「清除模組」、「鳥糞量辨識模組」並使用4K短焦攝影機製作出小型寵物鳥照顧器。

探究「形成火龍捲之最猛模組」

本研究是探究「影響自然界火龍捲形成及發展的因素有哪些」,利用酒精燃燒製造火焰、外加導流鐵罐及抽風扇來進行一系列火龍捲模擬實驗。 由導流鐵罐的實驗發現:導流板可造就高溫熱空氣,讓熱空氣隨著導流板上升,進而引發氣流產生風。然而火龍捲的高度會隨著導流鐵罐高度的增加、進風口寬度的減小及重疊度的增加而增高。但火焰周遭的熱空氣溫度卻限制了火龍捲的高度發展。至於抽風扇的實驗,驗證了提供適當的風的確會助長火龍捲的發展,但若風速過強,帶走的熱量愈多,火龍捲的高度反而愈低。由本研究得知「影響自然界火龍捲形成及發展的關鍵因素」如下: 1、首要關鍵是劇烈燃燒所造就的高溫熱空氣。 2、次要關鍵是因劇烈燃燒所引發的強烈熱對流。

修「蛋」幾勒─廢棄蛋殼製成蛋殼紙及釉藥之研究

廢棄蛋殼易產生惡臭,蛋殼含98.4%鹼性物質CaCO3;經攝氏900度焚燒的蛋殼XRD分析主要成分為CaO,拌入土壤測得排出的水pH值達12.09造成植物難以生長。本研究以蛋殼鋪在土壤當肥料的小白菜萌發率較好。膠水與蛋殼粉1:1製造出環保的蛋殼紙與市售A4紙張的性狀與著色度比較兩者皆佳;球磨三小時之蛋殼粉末可加入再生紙取代15%的原料。蛋殼粉加入釉藥中能取代原料達36%且在攝氏1230度燒成下,釉面莫氏硬度皆達7~8之間;在釉面耐酸鹼測試中,釉式中僅含石英3%的釉式在加入24~36%蛋殼粉燒成的釉面均會被酸鹼汙染變色且表面變粗糙,釉式中含石英9%釉面耐鹼測試中,加入24~36%蛋殼粉製成的釉面均無汙染變色,製成的食器釉面經SGS檢驗符合臺灣食器法規亦可作為環保的再生建材磁磚釉面。

綠金奇緣-海藻酸鈉的化腐為金應用

本研究觀察海藻酸鈣膜的生成,發展以平面雙面交聯成膜方式,增強膜的韌性及滲透性,擴大海藻酸鈣膜應用性,開發為農業營養抑草膜。為讓海藻酸鈣膜有遮光抑草功能,混加茶渣茶單寧加鐵所生成的黑色素,或將咖啡渣混加入膜中,製成黑色海藻酸鈣膜,來取代普用的黑塑膠膜抑草蓆。除海藻酸鈣膜生成條件外,試驗雙面交聯成膜及雙(多)層膜的製作方式,及其滲透性。結果顯示,以茶單寧黑色素及咖啡渣製成的海藻酸鈣膜都可有效遮光、韌性佳、不易破損,具保濕性。期許後續將甘油加於海藻酸中,再加鈣交聯所生的成膜,具較高的滲透性,可添加肥料及營養劑於膜中,經緩釋放提供植物生長所需,既可抑草又可補充養分讓其生長,營造環境友善耕作的新模式。

一言「薄荷」就打拉曼

綠薄荷葉面上盾狀腺毛突出於表面,進行精油分泌和儲存,呈蘑菇頭狀球體,直徑約30~70微米。高日照量葉片的盾狀腺毛較大型於日照量低的葉片,下表皮腺毛較上表皮大型且密集,,測是為了減少日日照精精油的發損失。。驗使用拉拉曼光譜術來測是量綠薄荷腺毛、葉肉及其精油主要成分-檸檬烯和香芹酮。數據顯示檸檬烯和香芹酮的特徵峰與腺毛的光譜特徵峰重疊,確定成功從葉片表面組織中是得精油訊號,證驗減拉曼光譜是量精油與腺毛方法的可行性。驗使還確認減此方法也適拉於檸檬馬鞭草。驗使也用拉拉曼光譜是量生活中泛拉性極高的百靈油和其主成份-辣薄荷精油,證驗該術來精萃取精油成分的檢是也為可行的。