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國中組

羽視推移-運用傳動機構及影像辨識製作自動化羽球收集器

練習打羽球時,撿球這個過程不僅消耗體力,還會浪費許多時間。為了解決這個問題,我們著手製作一臺能夠自動撿球的裝置。第一代裝置利用皮帶輪將羽球彈至集球箱內,並用藍芽搖控車體移動。第二代裝置利用Teachable Machine與 Pixetto鏡頭進行影像辨識,並撰寫程式控制車體移動至羽球位置。為了避免羽毛球撞擊鏡頭,第三代裝置將撿球機構改為輸送帶,使其更穩定地進入集球箱內。但是束線帶長期使用容易變形,為了提高撿球的成功率,第四代裝置再次改變了撿球機構,結合第一代與第三代的想法,利用齒輪將羽球轉入裝置後由鍊條運到後方由日內瓦機構做成的集球裝置內。過程中利用了機構與結構原理設計車體,以及影像辨識的訓練與程式設計,做出了可以自動化撿球的裝置。

「蛙」佇家—利嘉林道的蛙類生態初探

為了瞭解莫氏樹蛙(Rhacophorus moltrechti)會比較常停棲在什麼植物上及不同蛙調方式(目視和聽音)其結果會有何差異,我們選擇臺東縣卑南鄉海拔約1,000 公尺的利嘉林道為研究樣區,並分析2022年至2024年間7次蛙調資料。研究結果顯示莫氏樹蛙會停棲在月桃葉和姑婆芋等10 種不同的植物上,其對停棲植物的喜好度並不明顯。此外,聽音記錄到蛙類鳴叫次數與蛙類隻數皆大於目視的數量,尤其在2022年和2024年的1月氣溫較低的冬季,聽音次數明顯大於目視次數。最後,根據研究結果和楊懿如(2024)在青蛙學堂的文章,臺灣的蛙類在冬季低溫時活動力會下降,甚至挖洞躲藏,所以我們建議林道的主管機關,盡量在冬天或氣溫較低期間、蛙類活動力較低之時,清理林道兩旁植物,以減少傷害蛙類及其棲地。

科技農夫出任務-智能農田灌溉系統

當全球受極端氣候影響之際,大家都得面臨各種面向的衝擊。我們所在縣市的農田灌溉水源主要取自濁水溪、清水溪,根據行政院農業委員會-農田水利署網站提供的資料,全縣並開鑿地下水井約459口,平均每年用水量約15億立方公尺,其中取自地下水約2億立方公尺。 我們發現學校附近農田,是屬於灌溉渠道的末端,所以,在枯水期時,會大量地抽取地下水來使用如此恐會導致地層下陷的情況發生。本作品將探討農業使用地下水灌溉所面臨的問題,並提出以科技為基礎的解決策略。改善農業抽取地下水,而導致地層下陷的問題以確保農業與環境間的永續發展。

「優」然而「生」--探討隨手可得的優酪乳與碳的發電情形

本研究以鋅和備長炭當電極並以優酪乳當電解液作為研究對象探討其發電原理。從發酵實驗中得知優酪乳的發電情形與pH值無關而是受到微生物的生長量影響,在破壞微生物的電子傳遞鏈後電壓電流下降,且能透過餵與乳酸菌牛奶後能提升其電壓電流,由簡易方式能證明優酪乳內有放電菌參與發電反應,且其產生的電流是柏克萊團隊研究的兩倍。在增加氧氣的實驗中得知氧氣能緩和電壓電流的下降趨勢,且我們證明優酪乳在放電16小時後含有0.5mg/l(ppm)鋅離子,代表鋅會放出電子。本研究成功證明優酪乳發電同時保有空氣電池及微生物電池的特性。

探討咖啡葉萃取液對α-澱粉酶活性之影響

本研究探討咖啡葉的萃取液對α-澱粉酶活性之影響,分別檢測α-澱粉酶於兩種溫度、4種不同來源、28種自製咖啡葉萃取液,及一系列濃度之純綠原酸、純咖啡因、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG環境中所產生之葡萄糖含量,用以評估α-澱粉酶之活性。實驗結果顯示,4種不同來源之咖啡葉萃取液,均對α-澱粉酶活性有抑制效果,其中以C牌抑制效果較佳。另外,咖啡葉會因不同生長位置、成熟度影響其對α--澱粉酶的抑制效果,其中以經揉捻、布球揉、解塊之咖啡嫩葉所製之萃取液對α-澱粉酶抑制效果最為顯著。再者,純綠原酸、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG皆會抑制α-澱粉酶活性,且其濃度與抑制效果呈正相關,且彼此間均有協同作用。

不「鰻」你了~魚骨成金

本研究採用創新設計的「水代法」處理養殖鰻魚加工後廢棄魚骨,成功解決過往鰻魚骨含油量高,無法利用而丟棄的環保問題,使生物資源得到充分利用。透過「低溫烘乾前處理」製成的鰻魚骨粉香氣與口感俱佳,適合作為食品添加物。 水代法是將鰻魚骨在90℃水溫、粉水比1:3狀態,藉由攪拌、壓榨去油,不僅保留營養成分(蛋白質、鈣質、磷質),同時降低高達90%的脂肪含量。水代產生的處理液可進一步開發為胺基酸萃取物和鰻魚油,創造多元的商業價值。「食鹽水浸泡處理」取代較不環保的「強鹼處理」製作鰻骨鈣粉,可有效減少環境負擔。本研究製程簡便且低耗能、低耗水,可降低成本,顯著提升產業競爭力和環境效益。

「稻」出「鋁」想「充」能力

本研究利用農業廢棄物再加工後的-炭化稻殼,經食用醋處理後搭配環保防水明膠配方製成碳紙電極,作為可充式鋁電池的正極材料;負極則是在鋁箔上塗一層較環保無毒的PVA;電解液使用2M氯化鋁/0.1M食鹽水/5g醋酸鈉,吸附在濾紙上,成功製作出可充式「炭化稻殼紙/鋁電池」,充放電循環3次後,放電的初始開路電壓最高可達1.296V,初始短路電流可達137.1mA,串聯兩個電池後,成功使LED燈發光持續至少72天,亦可推動風扇在約4mA的工作電流下維持215分鐘。 本作品多使用食品級的環保材料,較以往作品具有低汙染、低成本、超輕薄、可充電、可彎曲等多項優勢,充電後的穩定性更優於市售石墨片電極,可連續充放電至少5次,期待能為大型儲能系統添加一股永續環保的新契機。

莖聲尖叫–探討被子植物在受到傷害時的超聲波差異

本研究在了解不同植物受傷時是否會發出超聲波,及超聲波頻率是否會有差異,我們將被子植物莖切斷後,使用自製超聲波感測器接收植物在受到傷害後發出的超聲波數據進行分析。實驗結果發現,植物在受到切斷這類的物理傷害時,會間斷地發出60分貝以上的超聲波。單雙子葉植物不同的維管束排列,並不影響植物發聲的狀況,而是跟植物種類的個體構造差異有關,維管束的數量越多,發出超聲波的次數也越多;維管束面積比例越高、發出的超聲波頻率也越高。最後我們推論植物超聲波的產生,主要是維管束切斷時導致水分運輸速度不同而產生的水錘效應,及木質部斷面水分蒸發產生的空氣柱有關。這樣的超聲波可能對周圍的植物產生警示並進而調節生理機制。

與「海」水來「電」─探討基隆部分海域發電效能與其應用

本研究以『環保』的概念為前提,運用在基隆易採集海水的海域來進行研究。本研究探討不同海域海水、不同電極片對伏打電池的發電效能影響,結果發現:(1)電極片的選擇最佳組合:鎂-鐵 (2)電極片放入電解質中面積愈大,能增加效能 (3)電解質的選擇:和平島海域>八斗子海域>外木山海域(4)串聯多個伏打電池可以提高電壓。除此之外,我們也將鹽電池縮小化,運用基隆海水及鎂銅電極片組合就可用以照明。

冷暖視知-熱致變色材料製備及應用

本研究旨在探討熱致變色材料製程及變色特性並自製試合的測量儀器,以發展出防燙產品。本研究成功改良了 四氯銅雙二乙基銨鹽([(𝐶𝐻3𝐶𝐻2)2𝑁𝐻2]2𝐶𝑢𝐶𝑙4)製程,並發現四氯銅雙二乙基銨鹽([(𝐶𝐻3𝐶𝐻2)2𝑁𝐻2]2𝐶𝑢𝐶𝑙4)是一種不連續熱致變色材料,在45.0℃時由於幾何構型改變會由亮綠色低溫轉為深棕色(高溫),可應用於各式防燙傷產品如廚房用品、防火門、馬克杯、藝術品等,但本研究亦發現此化合物極易與水結合影響變色特性,經熱重分析(TGA)判斷需加熱至80℃時才有辦法去除結晶水,因此本研究將此銨鹽除水後製成PVA薄膜、防水塗料以維持其變色的穩定性。同時本研究亦將四氯銅雙二乙基銨鹽中的銨鹽置換成其他種類,利用加熱時其幾何構型改變,以得到不同變色性質之銨鹽。