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國小組

有「膠」無痕-乾式膠帶的製造

市售膠帶為了讓黏性增加會塗上黏膠。本次科展我們研究製作可重複用無殘膠的乾式膠帶,其實驗分為如何製作乾式膠帶,以及比較校內樹葉、生活用品與塑膠材質為模版製作的膠帶。實驗結果發現便宜的白膠可做為乾式膠帶的主要原料;而表面越光滑平整的樹葉所製作出的膠帶掛重會越重;生活用品以塑膠材質做出的膠帶掛重最好;我們也發現塑膠模版分子含有氧原子或具極性所製作的膠帶掛重較高,其中又以聚乳酸(PLA)作為模板所製作的乾式膠帶掛重最佳,單位面積掛重為415g/cm2。為了取得方便,我們以聚碳酸酯(PC)為模版,將白膠加入適量過濾水所製作的膠帶掛重最高(單位面積掛重>541.83g/cm2),最後我們也將所製作的膠帶成功黏貼在鐵櫃、冰箱、白板、磁磚上掛重。

呷二氧化碳ㄟ電池

本研究探討二氧化碳可以取代氧氣,當作空氣電池運作的氣體,並透過碳粉改質增加吸附二氧化碳的效果,提高發電效能,以研發鋁/二氧化碳電池。設計封裝灌氣的電池盒,測試在不同氣體環境中的發電效能;以蛋塔型電池比較不同碳粉的發電效能與其二氧化碳吸附力的關係;用微波膨脹脫層法和植物色素、化學吸附劑進行碳粉改質。研究發現在少量氧氣時,CO2可以做為空氣電池運作的氣體;備長炭、活性碳適用以化學吸附劑改質,石墨導電性佳,微波脫層後吸附CO2效果和導電性都更加提升,是做電池的好材料。最後研發平板型抽取式鋁/ CO2電池盒,在持續提供二氧化碳下,可驅動小型馬達,且能讓LED燈發亮達12小時。二氧化碳電池可同時將二氧化碳吸附與發電。

智慧桌球練習機:以Arduino為核心之創新設計

本研究主要是以Arduino為核心,製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式,我的好朋友是桌球校隊,他希望擁有一台自己的桌球練習機,但是市售機器很貴,於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門,使用 3D列印製作機身,再以手機藍牙App控制練習機,能發出不同速度的直球以及左右旋球,最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式(發遠身球及隨機出球功能)。穩定度的測試結果顯示:直球落點和左、右旋球皆穩定;選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能,兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點,可作為桌球校隊訓練設備。

登『糖』入『食』~~探討糖製作形成吸管的可行性

為了能製作出糖吸管,查閱文獻後發現雖然有不同材質的環保吸管,但沒有利用糖製成吸管的紀錄。經實驗後發現糖(50g)與水(45ml)的比例為10:9,再加入添加物糯米粉1公克,即可形成吸管但不好脫模。由於糖的黏著性強難以脫模,歷經五代不同模具的改良,終於製作出容易脫模的糖吸管。糖吸管的物性分析如下:水溫越高吸管的重量百分比減少越多;水溶液pH值越低吸管重量減少百分比越多;糖吸管會受環境濕度100%影響,糖吸管於兩天時重量減少達52%。成功製造出的糖吸管甜度為2~2.8,比市面上飲料的三分糖還不甜,側面和垂直耐重各為3300公克和855公克,本研究成功製作出糖吸管,如果將來量產可以取代塑膠吸管,對環境保護能有助益。

弦外之音箏有趣

根據自然課本「聲音與樂器」單元,自製一台跨越三個八度的古箏,透過控制琴弦的張力,驗證「弦愈粗、愈長、張力愈小,其音調愈低;弦愈細、愈短、張力愈大,其音調愈高」及八度音之間振動頻率為1:2的規律;以Audacity分析波形及頻譜圖,比對雁柱、音色、調音方式間的關係。歸納10位音樂專家對音色佳的定義,以音準、響度及波形為音色指標,改良第一製尼龍弦箏,再製第二製榫接尼龍弦箏及第三製榫接鋼弦箏,比對三者經不同時間及彈奏次數的偏離音準幅度;以分貝計測無音箱、有開口音箱、無開口音箱的響度差異;觀察不同製作方式、音箱形式及弦的材質之波形,依響度能量削弱時間及聲音延長時間,比較其變化與市售古箏的差異,找出自製古箏的最佳條件。

「尿」不可「鹽」-探討有機添加物對水泥磚的影響

為了探討有機添加物對水泥磚硬度和水量改變的影響,首先,我們學習安全調配水泥漿比例,設計敲擊裝置測量水泥硬度,並進行集水實驗。硬度敲擊的測量和水量改變實驗分為二部分,一是添加不同尿素比例,二是添加氯化鈉對不同尿素比例水泥漿的影響。實驗結果:在添加不同濃度尿素比例(2%、4%、6%和8%)下,發現添加尿素6%, 水泥磚硬度較無添加的水泥磚硬度增加38.9%,效果最顯著。在同樣添加氯化鈉0.5%的條件下,以尿素4%水泥磚硬度增加76.6%,效果最顯著。在進行水量改變實驗方面,結果發現添加尿素濃4%、氯化鈉0.5%的水泥磚,平均每盒水泥磚水量改變達到17.0g,根據本實驗最佳結果推算,只需增加少少的成本,一年可以省下的水量,就約足夠供一萬人生活150天。

池面上的拉花-探討南方圓豉甲(Dineutus australis)的習性及動物行為

南方圓豉甲屬於完全變態類的水中昆蟲,為肉食性,主要是靠嗅覺來找到獵物,視覺與振動的感官並不明顯。雄蟲前足跗節特化呈牙刷形吸盤,藉由吸盤的特性使交配順利進行。游泳模式有:(1)直線略帶S型衝刺。(2)點動前進。(3)繞圈旋轉(順時針及逆時針都有)。(4)展翅及繞圈旋轉。豉甲蟲發現(嗅覺偵測到)食物時,會啟動繞圈模式,透過繞圈產生漣漪,其它豉甲蟲偵測到水面波紋後又被啟動,因此水面的波紋很多,擾動了微環境的氣流,使得更多豉甲蟲嗅到食物的氣味,進而群策找到食物,是互相合作的覓食策略。豉甲蟲與水黽會互相競爭食餌但會驅離水黽。豉甲主要是在水面上巡游覓食,而仰泳椿、溪蝦的生活區位是在水面下,因此覓食區域不重疊,所以互不影響。

「形」之互動,隱「力」再「線」

本研究探討懸浮裝置中心軸線、邊繩與載重的關係。透過改變中心軸線與邊繩的夾角、距離,找出影響裝置平衡載重的因素,並透過中心軸綁彈簧及使用彈性包裝繩代替棉繩,觀測載重時張力與拉力的變化,並自製搖晃振動裝置突破平衡與載重兼顧的測量困境,以破除反重力的迷思,找到增加平衡載重的方法,結果如下:一、裝置上下底層的材質會影響平衡與載重的結果,以壓克力條製做最佳。二、中心軸線的位置、邊繩與其夾角會影響裝置平衡與載重。三、裝置維持平衡最少綁2條邊繩,而中心軸繩與邊拉繩的數量越多,可承載重量越重。四、利用懸浮裝置與斜張橋概念研發雙臂懸浮跨河大橋、懸浮吊橋及雙臂輕軌,以達疏通交通兼顧使用、美觀之效。

探訪壽山鐘乳石洞的奧秘

聽說壽山鐘乳石的形成需要上千年的時間,因為學校的壽山鐘乳石探洞活動讓我們想深入研究鐘乳石的形成過程。我們在水溶液課程中學到了鹽水結晶的過程,也實地探索測量猩猩洞與天雨天財洞,觀察紀錄地形地貌、鐘乳石形狀、洞內生物和溫濕度數據,提出鐘乳石形成過程的形狀差異進行實驗。我們從網路與課本上選出了多種粉末調配水溶液,有石灰水、小蘇打水、生石灰、醋酸鈉和鹽水做滴漏實驗,觀察表面結晶的過程。接著利用陶土做基底模擬鐘乳石形成樣貌,發現小蘇打水容易在表面上產生結晶。最後利用石膏滴漏在不同形狀的陶土表面上,發現流動速度快時會產生流紋、流動速度慢時會產生波紋,找出影響鐘乳石表面紋路的各種因素。

遷粉蝶產卵如何超前部署,好讓幼蟲長得更好

雌蝶選擇將多數的卵,產在幼嫩的阿勃勒葉片上,但能夠利用很多巧妙的方法來避免卵被天敵發現:(1)將卵以直立方式產在葉表面;(2)將多數的卵產在葉背上;(3)葉子越長,但卵和卵間的距離較遠;(4)將卵分散在寬大羽狀複葉各個側枝的複葉上,好讓天敵不容易發現。 遷粉蝶選擇產卵的嫩葉,能夠讓幼蟲壽命更長、存活更多和長得越大。第一次蛻皮後的小齡幼蟲,改餵熟葉或老葉,存活率下降最快;第二次蛻皮後的大齡幼蟲,改餵熟葉可以比較快發育到蛹期、存活率也比對照組慢下降;但若改餵老葉,多無法發育到蛹期就提早死亡;第三次蛻皮後末齡幼蟲,改餵熟葉或老葉,可以比較快發育到蛹期、存活率也比對照組和第二次蛻皮後就改餵的組別還慢下降。