全國中小學科展

第65屆--民國114年

「廢」盡其用-運用廢棄物特性製作環保板材之研究

探討利用咖啡渣、暖暖包內容物及碎紙等廢棄物,以不同黏著劑與處理方式製作環保板材。先以鹼液去除咖啡渣內含油脂,提高咖啡渣與黏著劑的結合力,並額外獲得咖啡油皂。研究不同種類澱粉與非澱粉黏著劑(如糯米粉、吉利丁、印尼馬信等)對板材強度的影響,發現糯米糊與吉利丁的黏結效果最佳,且比例越高板材強度越好。 進一步探討不同顆粒大小、去油程度的咖啡渣、不同生鏽程度的暖暖包內容物及不同大小碎紙對板材強度的影響,找出能製作較高強度板材的處理方式。透過適當材料與加工,可將生活廢棄物轉化為可用於環保建材的再生板材,能減少廢棄物對環境的影響,也提供一種可行的資源回收與再利用策略。

原薯蕷皂苷透過抑制MAPK訊號路徑及ROS的生成對LPS誘導的敗血症具有保護作用

敗血症是一種由感染引起的全身性發炎反應,常導致多重器官衰竭甚至死亡。天然化合物Protodioscin(原薯蕷皂苷)主要萃取自薯蕷屬植物,屬於甾體皂苷類,具有多種潛在的生物活性,包括抗炎、抗癌及抗氧化特性,但卻尚未有研究指出對於 調控巨噬細胞發炎反應的作用。因此本研究主要探討Protodioscin是否可抑制LPS誘導的J774A.1巨噬細胞發炎反應及ROS生成。透過酵素結合免疫吸附分析法檢測TNF-α、IL-6的產量;藉由西方墨點法分析檢測Protodioscin對於iNOS、COX-2、MAPKs和Nrf2訊號路徑的表現;流式細胞儀分析細胞中活性氧(ROS)的濃度。最後利用免疫螢光染色評估發炎反應程度。實驗結果顯示,Protodioscin 可顯著抑制發炎相關蛋白表現並減少ROS產生,顯示其具潛力作為敗血症的輔助治療藥物。

正多面體截角截半

此研究探討正多面體(柏拉圖立體)再進行截角(truncation)和截半(rectified)的情況下,觀察其所形成的截角截半後的圖形變化,即其中一種阿基米德多面體的生成方式,並利用Geogebra電腦軟體模擬繪製,藉此來協助我們觀察並計算截角截半後的圖形周長及表面積,並分析其前後圖形比例之關係。

與「擬」的距離-高中生線上社交與離線互動行為差異之研究

隨著數位科技的發展,線上社交平台已成為高中生日常生活的重要部分,其中非語言符號在溝通中扮演關鍵角色。本研究旨在探討高中生在線上與離線互動中使用非語言溝通元素的行為偏好及其動機。結果發現,高中生可能在即時通訊平台上表現出情境依賴性,多數參與研究的學生在不同社交情境中會根據通訊對象調整溝通行為,與長輩或「嚴肅人物」溝通時更傾向使用文字表達。另外,學生偏好使用表情符號來加強情感表達,但非語言符號解讀差異仍會影響效果,無法完全取代離線交流中的非語言情感傳遞。本研究有助於了解高中生在數位平台上的溝通行為,希望後續的研究者能夠更深入的研究。

流速與孔徑對於反泡泡生成的影響

本研究透過Arduino控制步進馬達,再由步進馬達穩定推動針筒,進而噴出泡泡水柱,在水中製造反泡泡。我們控制步進馬達的推進時間,改變泡泡水的注射水量;也以針頭距水面的高度、針頭孔徑大小為操作變因來改變泡泡水的注射速度。最後用Tracker應用程式測量出泡泡水的注射速度、反泡泡半徑,推算出不同的注射水量以及注射速度可生成的最多反泡泡的範圍以及最大的反泡泡半徑。

Ti₃C₂Tₓ/α-Fe₂O₃ 異質複合材料的製備、性質及光催化水分解反應能力之研究

本研究開發Ti₃C₂Tₓ/α-Fe₂O₃二維奈米複合材料,探討其光電性質與應用潛力。以Ti₃AlC₂經含氟蝕刻法製備Ti₃C₂Tₓ,並以溶劑熱法複合α-Fe₂O₃。經SEM、EDS、XRD確認蝕刻成功,而複合材料中α-Fe₂O₃ 隨比例呈現不同結核分布。XPS顯示Ti-C/O鍵結及Ti-Fe協同作用。DRS與電化學測試指出,複材能帶較原材上移,具更低電荷阻抗與可能的更大能隙。四點探針顯示Ti₃C₂Tₓ具類金屬導電性,複合材料面電阻則與質量呈指數關係,呼應能隙變化。於KOH與NaOH中,複材展現最低OER過電壓與最小電化學阻抗,顯示其具優異光電催化水分解性能。

智慧火場定位與危機應對系統

本研究建構一套具即時定位、風險感知與智慧路徑規劃功能的火場應變系統,以提升緊急情境下的人員生存率與消防調度效率。針對火場中濃煙遮蔽與視線受限等問題,系統整合UWB無線定位技術、可拋式多感測探測球與自建危險係數模型,突破既有應變限制。探測球可即時回傳火場中氫氣、一氧化碳、瓦斯、粉塵與溫度等感測數據,並依據IDLH標準轉換為風險係數,生成即時危機地圖。 系統進一步結合風險模型與Dijkstra演算法進行加權路徑搜尋,避開高風險區域,提供最安全之撤離與救援路徑。資料處理採用SQLite本地儲存並搭配視覺化模組呈現,經模擬場景實測後,可即時更新環境資訊與路徑結果,展現高度準確性與實用性,未來可作為高風險場域智慧應變之技術基礎。

居家自製牙齒美白試劑與客製化牙齒美白應用程式之開發

本研究以豬牙作為人牙替代模型,採用CIELAB 色彩空間中L值作為牙齒亮白度量化指標,系統性探討過氧化氫與等效過氧化脲於漱口水與凝膠兩種劑型下的牙齒美白效能差異。基於研究結果開發牙齒美白使用方針建議app,結合使用者初始牙齒L值、期望之美白效果及使用頻率,以研究結果作為依據演算出客製化的美白方針,提供使用者調配漱口水與凝膠之方法與使用方式,精準控制活性成分暴露量,避免氧化過度或反應不足。本研究創新地將 CIELAB之L值量化結果整合至智慧推薦系統,同時深化了居家牙齒美白產品之科學基礎,亦為個人化口腔保健管理提供新思維,有效提升國人居家美白安全性與使用者體驗,並有助於減輕牙科醫療負擔,具備顯著之社會與產業價值。

解決空汙一起「走」

我們發現學校附近上下學時間車輛很多,造成空氣污染。為了解決這個問題,我們設計了一套「遊戲化學習系統」,鼓勵同學用走路來上學。我們利用Micro:bit和NFC技術來記錄每天的步數,再把步數變成遊戲裡的攻擊力,讓同學打怪升級、比賽得分。這樣不但好玩,還能減少二氧化碳的排放。研究發現,三天內大家一起走了超過八萬五千步,總共減少了大約68公斤的碳排放。問卷調查也顯示,大部分同學願意為了保護地球多走路,對這個遊戲系統也很感興趣。這個計畫成功讓大家更有動力走路上學,也學到了環保知識,還能當作其他學校的參考。

讓「剩食」變「勝食」~綠蕉珍珠的抗性與物性研究

本研究探討過剩綠蕉在食品加工中的應用。綠蕉富含抗性澱粉與膳食纖維,透過檢測不同因素對綠蕉澱粉抗性的影響,研發與製作最佳比例與配方的綠蕉珍珠。結果發現透過烘乾、磨粉等過程可開發適合食品加工的綠蕉粉。以烏龍綠蕉粉與太白粉3:7比例加入1%~3%橄欖油可顯著提升抗性,製作兼具口感與消費者接受度的綠蕉粉圓,經冷藏或冷凍保存其澱粉抗性增加,透過微波回溫較能維持粉圓的彈性、黏性與咀嚼性等口感。本研究比較綠蕉珍珠和市售珍珠粉圓的抗性、水活性、色差、物性等食品特性,不僅提出的綠蕉珍珠製作與保存技術,並提供產品營養標示供消費者參考。不僅能解決綠蕉過剩問題,還能為健康飲食提供新選擇。未來可開發綠蕉粄條、糕點等拓展市場價值。