全國中小學科展

第65屆--民國114年

又大又通透的銨明礬結晶寶石之研究

想做出又大又通透的銨明礬結晶,在濃度上可以選擇15g/100ml,因為濃度太高會凝聚在一塊,顏色不透明;濃度太低則無法形成結晶。 冷卻速度太快,結晶體積會變小;而冷卻速度太慢,會造成結晶偏白且體積也變小。所以使用保溫袋做適度保溫是不錯的選擇。 另外減緩蒸發(結晶量少、尺寸小)、使用蒸餾水(各方面與自來水差異不大)、重複養晶(體積增加、但透明度減少)以及流動(量多但細碎)等變因影響都不是很正面。 適度添加硼酸、稀硫酸及溶解溫度降低可以提升透明度;而氯化鈉與硼酸(溶解溫度60℃)的添加則會提升結晶的尺寸。最重要的是總量增加(濃度不變)的方式不僅可以讓結晶的尺寸、數量皆增加,而透明度也很高,是體積增加但 透明度不減的關鍵!

傳明酸美白新機制的發現:透過誘導角質細胞自噬作用

已知傳明酸可抑制黑色素生合成達美白效果。實驗以黑色素餵食角質細胞並置於培養箱,模擬曬黑狀況,加入最高500 μM傳明酸處理。MTT顯示傳明酸在此濃度下幾乎無毒性。處理後西方墨點法顯示自噬相關蛋白增加;AO測定出現紅色螢光,顯示自噬酸性囊泡存在,且加入自噬抑制劑後囊泡減少。隨傳明酸濃度提升,黑色素小體蛋白與黑色素含量明顯下降。最後以斑馬魚模擬人體觀察黑色素變化與存活率,結果顯示其幾乎無毒性且黑色素含量下降。總結,傳明酸可透過自噬分解黑色素,達成美白。

雲屬判讀Teachable Machine AI模型

無人氣象站的應用提升了大氣觀測的數據收集效率,雲屬自動判讀仍然是一項技術挑戰。本研究參考WMO國際雲圖鑑,進行雲屬影像的收集與分類,並利用Teachable Machine圖像辨識模型進行訓練,建立具備十種雲屬辨識能力的模型並探討學習率與訓練週期對模型判讀準確度的影響。實驗結果顯示,不同雲屬的分類準確度受雲屬特徵影響,層積雲與積雨雲因特徵變化較大,易產生混淆。經超參數調整發現,較低學習率有助於提升整體準確率,而訓練週期的增加或減少對準確率的影響則較不顯著。本研究證實機器學習技術在雲屬觀測上的可行性,未來可透過擴展資料集與優化模型,提高對不同天氣條件下雲屬變化的適應能力。

飛天遁地 豆豆先生-探討豆類在微重力及高重力環境的型態變化

本研究以綠豆為主要研究對象,探討微重力環境(<10-6g)對植物種子的影響。結果顯示,綠豆在微重力環境中易形成不定根,回到一般重力後約需8天型態完全回復;輻射環境對綠豆胚莖與胚根長度變化無顯著影響。此外,微重力環境造成不定根形成,推測可能與乙烯產生有關。 針對高重力(900g)環境,綠豆的細胞內澱粉體分佈未顯著改變,但內部機能可能受影響。在酶活性實驗中,不定根率較高的綠豆過氧化氫酶活性降低,顯示微重力對植物內部生理機制有持續影響。而切片實驗發現,微重力可能促進胚內澱粉粒的分佈與儲存形式改變。 本研究系統性探討微重力環境返回一般重力後植物種子的型態變化,為未來太空種子銀行的發展提供參考依據。

「震」「筋」危坐居安思危─強「筋」健骨的重要性

台灣位於環太平洋地震帶上,「向地震學習」是避免再一次發生重大地震災害的不二法門。1999年的921集集大地震中,有三分之一的房屋倒塌。2016年的美濃地震造成了台南維冠大樓倒塌。2024年4月3日的大地震中,有兩棟三角窗建築在幾秒內瞬間倒塌。本實驗主要以三種箍筋以及我們自行研發的一筆柱中柱箍筋進行評估,並利用我們自製的地震模擬器,測試不同箍筋的研究成果。我們發現傳統箍筋最不穩固,一筆箍筋排名第二,柱中柱箍筋排名第三,而我們研發的一筆柱中柱箍筋最為堅固,合理的建築設計與抗震結構至關重要。

藍晒圖不只是「藍」晒圖

傳統藍晒圖是利用檸檬酸鐵銨加赤血鹽的光反應,在紙上形成普魯士藍沉澱,再用水洗去未感光部分,留下藍色圖案。我們探究顯色差異創造多重色彩,突破傳統藍晒圖僅有藍色的限制。研究「定影劑」對顯色的影響,發現氫氧化鈉可使日晒區域呈米黃色;並嘗試使用蝶豆花汁、紫色高麗菜汁作顯影劑,搭配不同定影劑創造多色顯影。透過系統性實驗,探討「定影劑、紙張材質、光照度與曝光時間、乾燥方式」對藍晒效果的影響;並研究「顯影劑與定影劑」交互作用的色彩變化。研究中以「色相、輪廓清晰度、色彩對比值」量化結果,並由結果反推實驗變因,讓藍晒圖不只是「藍晒圖」;而是能透過改變製程及配方組合,創造出專屬的客製化作品。

先發制勝!巴什博弈獲勝策略研究

巴什博弈是一種減法賽局,規則為:玩家輪流從總數(P)中減去數值(M),最後使得P=0。我們針對3種不同的遊戲規則進行研究,發現「M的條件限制會改變關鍵數字和必勝樣態」,其獲勝策略如下: 1.若M=1~K,關鍵數字為K+1。當P=N(K+1)時,後手保持P=N(K+1)樣態,必勝;當P=N(K+1)+X時,先手先拿取X,然後轉換身分為後手,保持P=N(K+1)樣態,必勝。 2.若M=1~𝑃/2,關鍵數字為2、5、11、23、47…。當P=6×2n-2-1時,後手「保持P=6×2n-2-1樣態」必勝。反之,先手應拿取P+1-6×2n-2,然後保持P=6×2X-1樣態。 3.若M為質數,則關鍵數字為4。當P除以4的餘數為0時,後手「保持P=N×4樣態」必勝。當P除以4的餘數不為0時,先手利用「同餘互補」的模式,先拿走5或2或3,然後持續保持P=N×4樣態必勝。

青「渣」——論不同種類的堆肥對甜椒生長的影響

本研究旨在探討不同堆肥對甜椒生長及果實品質的影響。實驗分為堆肥製作與甜椒種植兩部分。首先,比較有氧與厭氧堆肥兩種方法的效率,發現在同樣以土壤、果皮為材料的情況下,有氧堆肥僅需13天即可完成。其次,探討不同材料培養土、咖啡渣等對厭氧堆肥之影響,並分析不同品種條紋、吉普賽、日本紅甜椒在不同堆肥作用下的生長差異。 結果顯示,甜椒品種與堆肥種類會交互影響其生長與果實品質,添加咖啡渣的配方E對三種甜椒皆作用良好,吉普賽甜椒施用配方C有較大的果實,施用配方D則有較高的甜度。也觀察到果實大小與甜度呈現負相關趨勢,但堆肥種類能影響此關係。種植甜椒時應該要找到對每個最適用的肥料,以免弄巧成拙。

廢棄物炭化導電的探討

我們在校園取得不要的木頭來進行乾餾導電實驗,比較市面乾餾設備和製作乾餾設備的差異性,再改良乾餾設備及方法和遮光暗箱。實驗發現乾餾溫度超過750度以上,炭化木材都可以導電,連廢紙也可以,實驗結果以檸檬樹炭化亮度最高,檸檬樹乾濕炭化都會成棒狀,但去樹皮無法成棒狀,乾餾時樹枝和粉末填滿乾餾設備,炭化效果最好。自製電池中發現電解液多寡及種類、金屬種類及厚度,隔離膜材質及添加物都會影響到電壓,實驗結果發現電解液以石灰水、電解液愈多、隔離膜用抹布、鋁箔紙厚度越薄,效果最好,最後用檸檬樹碳化磨成粉末自製導電墨水,發現跟膠水種類、比例都有關係,實驗結果以木炭: 膠水=1:1效果最好。

「葛」仙釀「珠」,脫「酒」成仙。

本研究主要透過斑馬魚場地制約模型,使酒精與背景形成記憶聯結進而改變斑馬魚原本的背景偏好,先測試0.5%、1%、1.5%酒精,再看哪一種酒精濃度能夠產生最好的偏好改變。最後選擇效果最好的濃度並使用海藻酸鈉與葛根製成爆爆珠與普通爆爆珠比較能否加快消除酒精造成的記憶聯結。記憶消除後,再次訓練並比較再固化記憶後給予葛根爆爆珠的效果。 結果顯示葛根爆爆珠比普通爆爆珠消除記憶的時間更短,代表葛根具有加快消除酒精造成的記憶。因此,我們推測人類食用葛根能夠加快酒精成癮的戒除。 我們也探討爆爆珠作為藥物載體的可能性,與管餵的優缺點比較,經過統計後發現爆爆珠的適口性高達91.67%,在未來可當作一種可靠的藥物載體。