全國中小學科展

高中組

節淨所能

現在大多數使用洗衣機來清洗衣物,當放入衣服後我們不能準確設定水量以及洗衣精的劑量,而不準確的水量和劑量將會導致衣服上有洗衣精的殘留,衣物卻無法完全洗淨,因此會導致水資源的浪費。洗衣精的殘留會造成身體無形的傷害,水的浪費也是人們關注的焦點。由上述得知現在的洗衣機並不能排除洗衣精殘留的問題,因為這個問題我們構想的洗衣機可以依照衣物的乾淨度去選擇洗清次數,甚至只用一次的洗清次數來達到完全洗淨的效果,產生這個效果的原因是將洗衣機內槽進行壓縮的動作,經由壓縮這個動作能夠使內槽泡沫由兩旁排除,泡沫完全排除後並自動進行水質偵測,可依照數據調整洗清次數,防止泡沫囤積來達到省水、洗淨的效果。

誰在糞便中穿梭?-校園中的糞金龜

校園中的二種糞金龜為地道型之糞金龜,分別為三瘤糞金龜及紅斑糞金龜。二種糞金龜皆有性別二型性,雄成蟲頭上有角,而雌成蟲則無角;在雄性糞金龜中又有形態二型性,體型較大的雄成蟲有角,體型較小的雄成蟲則短角或無角。二種糞金龜成蟲不同體型之雌雄配對,育兒糞團的數量與親代體型大小無顯著相關。體型較大且有角的雄蟲協助雌蟲築巢,會增加育兒糞團的重量及體積。若交配完即移走雄蟲,在無雄蟲幫忙的情況下,育兒糞團的重量則與雌蟲體型大小成正比。體型較大的雄蟲與雌蟲配對能製作較大的育兒糞團,而較大的育兒糞團能培育出體型較大的子代。所以,二種糞金龜的雌雄成蟲合作築巢之行為皆可增加其生殖成功。

探討抗憂鬱症藥物phenelzine對於發生在小鼠巨噬細胞中的細胞凋亡所產生的保護作用及機制

之前有研究指出,使用一些單胺氧化酶(monoamine oxidase, MAO)的抑制劑如pargyline和clorgyline,皆可以保護serum starvation所導致的細胞凋亡,表示MAO可能在細胞凋亡的路徑中扮演重要的角色。 本研究著重於一個臨床上被拿來當抗憂鬱症藥物的MAO抑制劑苯乙肼(phenelzine, PZE)對於沿著腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)途徑而產生細胞凋亡的小鼠骨髓巨噬細胞(bone marrow-derived macrophages, BMDM)所產生的保護作用。 本研究的結果顯示PZE的確可以保護循TNF-α途徑死亡的細胞,同時使活性氧化物質(reactive oxygen species, ROS)的量下降。我們推論造成此現象的原因是PZE藉由抑制MAO,使得ROS的量下降,進而保護細胞。

神奇的太陽光熱分離之旅!

太陽能源的善用一直是全人類積極努力的目標。本作品創新地利用空氣膠研製出太陽光熱分離器,分離後的太陽光與太陽熱再分別透過太陽電池作光轉電,以及熱電晶片作熱轉電。經由完整的實驗得到:(1)室內以150W鹵素燈模擬太陽能結合空氣膠玻璃(最淡濃度:1.25wt.%、最薄厚度:0.05mm)、太陽電池模組、與雙邊熱電晶片模組之最佳發電結構可產出48.75mW的複合式再生電能、(2)戶外利用太陽能結合聚焦凸透鏡、空氣膠玻璃、太陽電池模組、與單邊熱電晶片模組之最佳發電結構除了可產出174.5mW的複合式再生電能外,又可阻隔太陽熱約12°C,有效協助太陽電池作散熱降溫。此外,本作品已成功地應用在日常生活中,包括實現:微小電力充電儲能、風扇轉動、以及玩具車與機器人行走等。

潘朵拉的盒子

跳脫傳統的算法,利用新的算法來加密解密,並希望藉由費氏數的特性來提高密碼的安全性,也希望能藉此和幾何連結在一起 主要的想法是,一般數字→費氏數→密碼的圖形

驚!福衛三號「眼」中的對流層結構

對流層中氣溫每上升1公里真的下降6℃嗎?以大氣溫度的垂直變化真的可以看出明顯的分層嗎?兩極對流層厚度真的比赤道來的薄嗎?以往我們從書本上獲得有關大氣垂直分布的資料,都是以許多不同衛星及氣象觀測資料而來的結果。福衛三號是為了研究全球的氣候,及電離層的變化所設計的六顆衛星。我們想嘗試利用福衛三號所蒐集到的資料,並自己訂定研究方式,彙整出有關大氣分布的圖表資料,來對比是否與我們從書本上吸收到的知識相同,期望發現大氣垂直分布的模式,以及對流層在各種狀況,與不同季節的變化中所產生的變動,並對自己未來在科學研究的學習能有所增長。

移「形」換「位」-多邊形移動邊數關係之探討

本作品主要在討論給定一個n邊形,在移動一個邊或是兩個邊後可形成的幾何圖形,並設法找出其一般式。在此研究中的圖形經翻轉、旋轉或撓折後相同的圖形視為同一個,在此定義此種圖形稱為─幾何算數形,簡稱「算數形」。 我們觀察圖形之規律,進而發現經定義移動邊數後的幾何圖形內部必只會出現一個封閉多邊形,以此特殊性質為基礎推導公式的形式。得知n邊形中移動1個邊後,當n為奇數情況下,算數形總數的公式為(n-3)(n+1)/4 ;n為偶數情況下,算數形總數的公式為[n(n-2)-4]/4 。在研究移動兩邊時發現規律過於繁雜,因此將其分類為3種情況來討論,分別為在封閉多邊形上有 (1) 二分支 (2) 三分支 (3) 四分支,並加以分別討論,推導出上述情形之公式。

就塑要你硬-PC板增硬膜之研究

相較於玻璃,3C產品的保護蓋板以 PC (聚碳酸酯)為材料時,能更加安全、降低重量、更容易加工,但 PC 板的鉛筆硬度小於 9B ,非常容易刮傷,因此我們透過溶膠-凝膠法的反應條件研究,調整前驅物矽烷氧化物(silicone alkoxides)的結構與比例,在不同反應條件( pH 值的調控以及水與乙醇溶劑的使用量)中進行反應,並加入合適的熱起始劑與偶聯劑後,置入烘箱固化成型。最後以自製的鉛筆硬度機測量其塗料硬度,製備出能將 PC 板硬度提升至 H 等級且密著度為 5B 的透明增硬膜。

「磷光」乍現-自製時間解析裝置及其應用

我們利用雷射射過僅留一小縫隙的風扇,產生一具有週期性亮滅的光源,以此激發固定在玻片上的磷光物質,再將自製光敏感應器以適當的角度(約90 0)接受磷光,並以BNC接頭連接至示波器,成功完成自製時間解析裝置。並使光敏感應器串聯電阻及反向電壓抑制雜訊,可使S/N達53,較市售光敏感應器的S/N(51)好,再利用濾光片減少雷射散射的干擾,使整個裝置達到最佳化。最後以最佳化的裝置測量Sample1~Sample3短時間及長時間的生命期,準確度極高,Sample3的短時間生命期與螢光光譜儀的誤差只有3.75 %。希望此裝置未來能應用於高中課程或是水質的測量。

青青紫「金」-染料敏化太陽能電池之效能分析

近年來不斷探討能源議題,其中以太陽能源深具前景!在各式太陽能電池中,染料敏化太陽能電池具有成本低、透明、簡易等優點。本實驗採以改變染敏電池中的染料種類,並探討添加不同比例、酸鹼性之奈米金,發現紫色高麗菜汁不論在何種環境及混合比例下,皆有較為均等的效能表現,在花青素染料分子作為光敏化劑時的選擇上較為合適。實驗結果發現,酸性環境下的電池效能雖有提升,但是與奈米金的添加似乎沒有關係,而鹼性環境下,添加奈米金比例為8/2 (染料/奈米金)者皆有較佳的電池效能,其中又以染料茄子汁的電池組其轉換效率可達0.519%(測量面積0.01cm2);我們進一步檢測I-V曲線發現,奈米金的存在能有效縮短分子能隙,提升染敏電池的開路電壓及光電轉換效率。