全國中小學科展

國中組

「纖」來變「膜」術

本研究主要是利用農業廢棄物-稻殼,浸泡在檸檬酸或飽和石灰水後,所得酸或鹼液再加入明膠溶液中,可有效提升防水性。實驗結果發現:在4.0%的明膠溶液20公克中,加入甘油0.5mL、酒精1.5mL,再加入浸泡稻殼粉 3小時後的20%檸檬酸液2.0mL,所得最佳配方作為噴劑,噴灑在濾紙上並用培養皿盛裝,放在冷氣房中晾乾, 可讓水滴開始滲透的時間延長,接觸角加大,防水效果明顯提升。 最佳配方噴劑噴在水果上,可有效延長水果的保鮮期;噴在日本水彩紙上,其堅韌度、耐熱溫度皆可提升, 製成各式防水紙容器,經一天後滲水率、滲油率明顯下降。驗證本作品是具有用量省、方便用、成本低的可食性噴劑塗料,期待能取代市面上的塑膠淋膜,還給地球一個乾淨的環境。

「葉」!無所不捲

本實驗研究豌豆葉捲鬚的向觸性表現,其「纏繞」行為會受到「接觸」物體和「光源」的影響。我們觀察葉捲鬚會自發性在空中環繞,似乎在搜尋攀附物,當葉捲鬚的「前端」部位直接碰觸竿子在60分鐘內即「抓竿」,相較其他部位觸竿或者未直接碰觸竿子相比,快速纏繞生長。我們也發現莖條在側光源和竿子反向環境中會向光彎曲生長,導致捲鬚前端能「向觸纏繞」比例低,且纏繞圈數只有1-2圈。同樣在黑暗的環境中,纏繞的速度、圈數顯著降低。我們推測葉捲鬚的前端具「感應」能力,表現向觸纏繞,但光線給予「啟動」功能,當葉片被鋁箔包住無法感受光線,會導致纏繞比例顯著降低,我們期此實驗對攀附植物的向觸性學理提供基礎研究與未來在農業利用的參考!

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。

探討流動珠鍊於平面上產生彈跳的現象

本實驗為探討流動珠鍊產生彈跳現象之物理機制,分成燒杯內的彈跳行為及平面上的彈跳行為。我們研究發現,反作用力無法解釋珠鍊於平面上落下時仍會產生彈跳現象。實驗顯示,珠鍊掉落的高度越高,珠鍊的流速就會越快,當珠鍊流速達到一定值時,將會發生珠鍊彈跳的現象,這在珠鍊處於燒杯內及平面上都是一樣的結果。平面上珠鍊的擺設轉折處將會影響珠鍊是否發生彈跳現象,取決於珠鍊的擺設是否有多次轉折。轉折數越多、越集中,將越容易發生彈跳。藉由高速攝影機錄影大量觀察珠鍊彈跳現象,發現珠鍊在移動彈跳的過程中都會產生扭轉的行為,而且扭轉都會呈現類似S型的形狀,此增加珠鍊的支撐力道,造成珠鍊彈起的現象。

穩定Aquaponics水質

Aquaponics是一種「請魚來種菜」的系統,節省人力,也節省水。簡單來說,魚的排泄物會汙染水質,進而讓魚隻死亡,但魚排泄物中的含氮廢物,卻是菜最好的養分。因此,只要把養魚的水抽到植栽床來澆菜,菜把多餘的水排回魚缸。 本實驗的主要目的,就是要穩定被我認定為影響魚隻存活的主因:pH值,在系統中加入足夠的蛤蜊殼,可抑制pH值得變化。而我也發現,除了pH值外,還有許多其他的因素,可能掌握著魚隻的生命。經由實驗,最後會得出一種最佳的系統比例,只要有了這個比例,就可以輕易的穩定Aquaponics初期的水質,有利於他所有架設系統的人。

Where are you-家用室內定位系統

本研究利用藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy, BLE)裝置、Arduino IDE程式、ESP32微控制器等,製作一套室內定位裝置,如家中為四房,只需一主機、四偵測器,利用家中的網路孔連接,就可以藉由主機知道家中成員的所在位置,萬一他(牠)們進入危險區域時,會發送LINE訊息及警示音,提醒使用者。

怎麼排?

本研究目的主要探討:矩形瓶、圓瓶、八角瓶、六角瓶和三角瓶等各種飲料瓶分別以「方」形和「巢」形排法時空間使用率之比較。研究假設置物架為矩形,瓶子高度也相同,故將空間的使用率簡化成瓶子總底面積占置物架總面積之百分比。

3D清川綠能監測浮島

台灣近幾十年來由於工業以及都市不斷的建設和擴張,工業廢水量大增,帶來了河川、水庫污染問題;而「水」卻又是我們人生活中不可或缺的資源「水是地球上的任何生物、生命體的必需物質,由此得知河川、水庫淨化與水質監測之重要,處理水質污染已是刻不容緩的事。由於『布袋蓮』具有廢水處理的功能,此乃由於其對水中之物質,具有強烈的的吸收能力。基於此點,我們就利用布袋蓮的特別性加以運用,以處理河川廢水中的重金屬。 因此,決定製作一座利用太陽能供電模組,具有嵌入式智慧型感控功能,且可自行移動的『3D清川綠能監測浮島』,利用水生植物淨化水質的功能,達到淨化河川、水庫與遠端監測水質的效果。得一兩全其美的方法,為這次研究之目的。

致命吸引力

於生物課發現奈米技術可治癌症,因部分藥物以蛋白質製作,所以使用蛋白質替代藥物並製造出奈米鐵粉來測試,經實驗發現奈米鐵粉可吸附蛋白質。 本實驗以三氯化鐵 (FeCl3) 和氯化亞鐵 (FeCl2) 配合氨水製出奈米鐵粉並用其吸附蛋白質,希望藉此找到奈米鐵粉可吸附多少蛋白質。本實驗以電泳來觀察剩餘的蛋白質並透過銀染使結果顯現。 我們以氨水為界面活性劑,覆於一般鐵粉之上以降低其內聚力使之不再團聚而成為奈米鐵粉。為製出品質更穩定的鐵粉我們多次更改滴入氨水的方法。 本研究主要目標為製造鐵粉並確認其吸附蛋白質之效力,進而探討可否用於吸附藥物。經實驗發現自製鐵粉具吸附蛋白質之效力,並證實鐵粉多寡將影響蛋白質剩餘量。

嘉有「諸」叫聲-嘉義市諸羅樹蛙棲地與鳴叫行為調查研究

諸羅樹蛙(Zhangixalus arvalis)屬於樹蛙科(Rhacophoridae)為台灣特有種青蛙。研究者調查發現,在嘉義市頂庄里及新店里共有九處諸羅樹蛙的棲息地。在2020年3月至2021年4月間,於新店里農場進行的研究顯示:諸羅樹蛙共有五種叫聲,為整夜鳴叫的青蛙,在當日晚上7時至8時之間出現高峰,而過了翌日凌晨1時,鳴叫時間長度有再次上升的趨勢,凌晨3時之後才下降。相對濕度、水池水位高度、是否下雨以及氣溫都是影響諸羅樹蛙各種鳴叫聲次數的環境因子,其中水池水位高度越低,各種鳴叫聲出現的次數越高。未來從事諸羅樹蛙棲地調查時,建議使用晚上7時到9時的鳴叫高峰期進行棲地調查;在進行棲地改善時,水池水位高度為0~10公分最為合適。