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國中組

我擦、我擦、我擦擦擦 –摩擦力與滑動速度對摩擦帶電之影響

為了瞭解物體互相摩擦後的帶電情形,本實驗使用摩擦力實驗裝置及量測系統,以鐵金屬(Fe)及鐵氟龍(PTFE)為試片材料,在乾摩擦條件下探討摩擦力、滑動速度對摩擦帶電的影響。實驗結果顯示,PTFE/Fe 的配對下PTFE 的表面電位極高,而Fe 的表面電位幾乎量測不到。此外,在相同的滑動速度下,摩擦力愈大帶電量亦會隨著變大,表面電位約與摩擦力的1.65 次方成正相關。而在摩擦力固定下,帶電量也會隨著速度的增加而增加,表面電位約與滑動速度的0.77 次方成正相關。根據實驗結果,我們提出摩擦帶電與試片表面摩擦溫度有關,表面溫度愈高,對電子吸附能力愈強,可以試片得到較大的表面電位。

ㄋㄟㄋㄟ的溫度準不準?

本研究實驗結果顯示市售的奶瓶測溫貼因為瓶內外溫度差,及本身顯示的度數極少,造成瓶內真實溫度和瓶外貼片顯示溫度有極大的差別,可能對於嬰兒的喝奶溫度造成誤差而使嬰兒受到傷害。實驗中我們也探討了不同材質的奶瓶,測得誤差值的大小有所不同,並最後也推算出修正函數讓貼片顯示的溫度能夠更準確。最後本實驗以14.89%的奶水外側以紅外線感測器來測量外側溫度,發現無論為玻璃或是塑膠材質的奶瓶,其外側中間與內側中間的溫度變化趨勢幾乎一致,且兩者相關係數達到0.92 以上,可用來設計製造出一個更能測得奶瓶內真正溫度的測量儀器。

小"豆"士化身大"銀"家-天然還原劑大解密

近年來取得奈米粒子的方法主要分為塊材粉碎及原子構築法,但塊材粉碎法大多高耗能而原子構築法中多數方式須使用會造成汙染的化學還原劑,因此本組以較經濟且環保的生物法進行各項研究。各項生物還原方法中我們使用了植物萃取液,在參閱相關文獻中我們得知了一種物質─植酸。植酸是種天然的有機酸,它具有還原力及保護力。而植酸在豆科植物的子葉中有比較大量的存在,因此本組選用易取得的綠豆為素材,用其含植酸的浸泡液來進行各項實驗。

泥壺内的秘辛〜赭腰圓領蜾蠃和黃胸錐腹蜾蠃生存策略探討

校園內有許多泥巢,調查研究後發現多數為赭腰圓領蜾蠃所築的土條狀泥巢和少數黃胸椎腹蜾臝所築的壺狀泥巢。統計428個泥巢後發現39%泥巢為2~3列、建築在轉角粗糙的窗框牆壁,面南花圃居多。本研究比較兩種泥壺蜂的型態構造、生活史及其築巢行為。人造環境可飼養和觀察泥壺蜂,但在飼養環境中不會有築巢和獵捕行為。兩種雌蜂均會築巢、產卵、捕獵並置入幼蟲食物後封口,但赭腰圓領蜾蠃體型小、幼蟲食量小、發育期長、壽命短,泥巢空間小但上下兩層設計讓雌蜂入泥巢休憩和護卵及幼蟲;黃胸錐腹蜾蠃體型大、幼蟲食量大、泥巢空間充裕但雌蜂封口後離巢不進巢內。幼蟲發育成功率偏低,發育成功率不同,兩種泥壺蜂以不同的生存策略來護卵育幼和防範天敵。

「石」來運轉,神奇「墨」測-利用廢乾電池製成石墨烯口罩及其PM2.5、甲醛去除效率探討與應用

本研究利用廢乾電池中碳棒製成石墨烯,並探討去除PM2.5及甲醛最佳條件,最後成功應用於生活中製成多效合一的口罩。研究發現:①電壓愈高石墨烯生成量愈高、粒徑大小與工作電壓呈負相關、1.5M 硫酸為最佳電解液②石墨烯、氧化石墨烯去除粒狀汙染物PM2.5及PM10效應均優於活性碳,可取代傳統吸附劑③擴散吸附實驗中氧化石墨烯對甲醛去除率83.89% ④石墨烯:氧化石墨烯=1.5:1為最佳混合比例⑤呼吸箱模擬測試石墨烯-氧化石墨烯口罩濾片對PM2.5去除率,91.32%;甲醛去除率,92.06%效果良好⑥自製口罩滙集環保、健康、效能於一身。展望未來:為了永續生存,石墨烯口罩濾片及口罩應繼續開發研究,讓它能推廣使用,使台灣以環保著稱,成為名符其實的福爾摩沙,讓民眾更健康。

發現〝真象〞~姬緣椿象的行為和生殖研究--發現本土種和入侵種的交互作用

本土種大紅姬緣椿象和2012年南部新紀錄外來種中南美洲紅肩美姬緣椿象,都以台灣欒樹蒴果為主食。野外觀察36次記錄560隻、飼養4組160隻椿象,發現多分布欒樹主幹和枯葉量(躲藏、停棲)、欒樹種子量(食物)成正比。晴天(45000-48000Lux)高溫(30.38℃)低濕(40-60%)最多,行為依序為爬行、靜止和吸食;飛行、交配和產卵僅在晴天,陰雨天無明顯動態。調查27次確認兩種椿象校園共域生活,紅肩美姬緣椿象佔50-100%。觀察杯飼養26組36對椿象做交互實驗,發現混養組兩種椿象均比單獨養多產1.8~2倍卵,各齡期發育時間縮短1/3~1/2,孵化率和交配天數下降10%。實驗和野外調查顯示入侵種紅肩美姬緣椿象有較高生殖力、子代數和存活率,在環境變遷和全球暖化中具優勢競爭力,將嚴重影響本土種姬緣椿象。

「隱」人入勝——探討中型金蛛與長圓金蛛之隱帶生態功能

金蛛屬(Argiope),是圓蛛科的一個屬。不論長圓或是中型金蛛其隱帶的長度與體長成正相關。研究中隱帶的長度與環境溫度、照度和風力的數值相關性不高。而在複式顯微鏡下發現隱帶的構造有疏密之分,為了解有隱帶的蛛網在承受風力以及獵物衝擊時的振動模式,以釣魚線及蠶絲製作仿生金蛛網,發現具有隱帶的蛛網其振動幅度較小。收集金蛛隱帶,檢測隱帶反射光後的光譜分布,結果發現疏隱帶的反射光譜,強度最大皆為黃橘光。仿生網受獵物撞擊及風吹的震動幅度:無隱帶>直線型隱帶>十字形密隱帶>疏隱帶。研究顯示疏隱帶為穩固效果最好的,仿生隱帶支撐仿生網可減少振幅。而蠶絲仿生網的振動幅度較釣魚線小,穩固性較佳。

「蕉」不「保」夕─植物保護資材對香蕉白絹病的防治

本實驗比較亞磷酸加氫氧化鈉、亞磷酸加氫氧化鈣、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氯化鈣等對環境無害的植物保護資材,對香蕉白絹病之防治效果,並將上述資材調配成不同培養基,調查白絹病之生長狀況,同時也接種於香蕉幼苗活體上觀察其防治效果。 在培養基實驗中,碳酸氫鈉、碳酸氫鉀對白絹病的抑制效果最佳。氯化鈣幾乎沒有抑制效果。於香蕉幼苗植株測試結果,亞磷酸加氫氧化鈉施藥兩次對植物保護效果較一次佳。亞磷酸加氫氧化鈣對白絹病的抑制效果更優於亞磷酸加氫氧化鈉、碳酸氫鉀。碳酸氫鈉病斑程度最嚴重,僅優於噴水之對照組,以及施用氯化鈣之組別。所以激發植物免疫系統的亞磷酸(H3 PO3)防治優於殺菌效果的碳酸鹽類。

Knight one one

本研究根據「騎士巡邏」的數學問題做出延伸,主要探討在連方塊 (polyomino) 棋盤上 擺放黑白各兩顆棋子,以西洋棋中的騎士走法,進行位置互換,並透過圖論工具,分析移動騎士的一般策略。在後續研究裡,進一步推廣原先探討的問題,例如考慮其他形狀的自由連方塊,並嘗試歸納出由連方塊所引出路徑圖的連通性。最後我們將原來問題化縮為圖同構問題 (graph isomorphism problem)。

纖纖玉手

為了了解清潔劑如何破壞細胞, 並設法降低他的破壞性, 因此我們做了此實驗。第一個實驗用雞血浸至清潔劑中, 來測量清潔劑對細胞所破壞的的百分比, 來發現哪種清潔劑破壞細胞最嚴重。由實驗可知我們哪種清潔劑使得細胞膜破裂最嚴重。我們發現中性清潔劑對細胞的侵蝕作用最嚴重,再來是鹼性,而弱酸性的清潔劑破壞情形最小。第二個實驗為滲透壓實驗, 因為清潔劑可能因為滲透壓而破壞細胞。這次實驗和細胞置入蒸餾水中而破裂的情況不同,不完全因為滲透作用而產生破裂, 還有其他原因。希望能更深入了解清潔劑破壞細胞的因素,甚至克服這些因素,做出不傷身體細胞並且環保的清潔劑。