全國中小學科展

國小組

自製靜電口罩之實用性探究

自從2019年底開始爆發新冠肺炎疫情(COVID-19)以來,搶口罩的事件以及各式口罩的品質與醫療防護力問題引發社會關注。而臺灣醫療口罩品質之所以能夠獲得世界各國肯定的最大功臣就是口罩中間的熔噴不織布(聚丙烯PP)和其中的「靜電駐極」技術,將口罩過濾效果從30%~50%(聚丙烯-物理過濾)提升至95%~99%(靜電吸附加持)。 此研究主要目的在於探討如何比較靜電量的大小差異(鋁箔驗電器、保麗龍球、衛生紙碎),還有如何有效的產生靜電(摩擦起電、電蚊拍尖端放電、范氏起電器),以及將靜電量儲存於口罩內的熔噴不織布中。利用空氣質量檢測儀及自製的檢測箱來對照比較有無靜電的口罩防護性差異,採取簡單的方式有效提升一般性口罩與過期醫療口罩的過濾效果,進行相關實用性的探究。

光線新「視」界

駕駛者有時會受到前方光源而有眼睛不適的狀況,這可能影響行車安全與身體健康,透過查詢資料了解到這可能是因為眩光所導致的。以問卷結果為基礎,設計實驗探討「環境條件」及「光源條件」對眩光的影響。由實驗結果發現,光源照度越強,照射角度與觀測者目光重疊時,眼睛越容易有不適感。我們也發現角度及燈泡排列方式也會影響到眩光的範圍,當光源角度改變為15度時,可以大幅降低眩光面積。燈罩的形狀是展開型時,較能有效降低眩光。 綜合實驗結果,若想減少眩光對行車的影響,可調整會出現在駕駛前方的光源角度,如街燈、指引燈,駕駛人本身也可配戴黃色系的防護眼鏡,可有效阻擋光線,提升行車安全及舒適度。

蘇子之香更勝三蘇—不一樣的紫蘇

我們探討紫蘇作為植物染的可能性。首先分析其主要成份,發現葉子中的花青素、葉綠素B、葉綠素A與胡蘿蔔素很明顯,花朵的成份則不明顯。我們將紫蘇液各滴入檸檬酸(C6H8O7)與氫氧化鈉(NaOH)水溶液中觀察顏色變化,訝異的是紫蘇液在酸中,會呈現粉紅色及茶色系;紫蘇液在鹼中會呈成現黃色及深褐色系。 我們將紫蘇液置於胚布、濾紙、廚房紙巾中比較,調整布和紙與水面的仰角從10度到90度,應用毛細現象原理探討上升高度,為求實驗準確性共實驗18次。發現胚布上升的高度與速度,均最低、最慢;濾紙上升高度與速度,均最高、最快;廚房紙巾上升高度與速度,均次之。我們以紫蘇液DIY熱染漸層T-shirt,發現染過的T-shirt不易褪色,真是既環保又經濟的效用。

「倒」高一尺,「蚊」高一丈--探討積水容器中白線斑蚊卵被刷下後仍能孵化的可能性

利用『巡、倒、清、刷』來清除登革熱病媒蚊孳生源時,仍有一些操作細節要注意,本研究就是針對『刷』的部分,將積水容器內壁的白線斑蚊卵刷除倒掉,來減少病媒蚊的孳生。根據本研究的研究結果,在刷積水容器時,如果這些卵隨著積水直接流入水溝中,不論水質為何,這些卵不但仍會孵化,而且和原本積水容器中的斑蚊卵自然孵化率相較,並沒有太大差異。如果把這些卵倒在地上,經過一段時間乾燥,當一場雨把卵沖入水溝或水坑中,這些卵仍然有很高的孵化率;這些卵的孵化率,受到乾燥時間的長短、最否受陽光照射、陽光的強度,地面材質的吸熱升溫的影響,乾燥時間愈長,照射陽光愈強烈,地面材質受熱愈容易升高溫度,則白線斑蚊卵的孵化率愈低。

「金」「壁」「灰」煌-會呼吸的智慧多孔創新材料初探

金門居民根深蒂固「拜越多、燒越多、保佑越多」的風俗習慣,導致金紙灰滿天飛,嚴重汙染,我們無法改變居民陋習,加上金門材料出問題人心惶惶,因此結合兩大問題,邁向「清淨家園」。 實驗發現,以金紙灰分別替代砂和水泥,製成「會呼吸的智慧多孔創新材料」,不同替代率有不同的功能,替代5%砂和20%水泥以內,符合結構強度210kgf/cm2抗壓強度的需求;替代35%、40%水泥及35%砂作為「會呼吸的智慧多孔創新材料」的效果最佳。並實作校園生態池和洗手檯、開設diy課程推廣自製文創小物。 「會呼吸的智慧多孔創新材料」可應用於建築物外殼節能材料、室內牆板與裝修材料、綠化植生生態材料,綠色環保材料,已獲水泥預拌廠同意推廣,有賴官方納入施工規範。

滄海桑田挖仔尾-台北港突堤效應對自然保留區蟹類生態的影響

本研究探討台北港突堤效應對挖仔尾自然保留區蟹類生態的影響,研究期間:2020年5月至2021年6月進行本保留區蟹類、貝類、土質、水質調查,利用穿越線研究結果比對2003~2017年相關報告。研究結果:突堤效應加速本保留區堆積作用,近20年來,外側沙地增加21.3公頃,造成潮間帶土質泥化、水深變淺、辛普森蟹類生物多樣性減少22.8%、蟹洞密度減少26.2%、蟹種減少20%、食用貝類單位密度減少90%、周邊海域嚴重淤積、重金屬汙染增加,使漁民生計遭受嚴重影響。近年來,每年淤積速率5公分,漲潮時潮間帶水深只剩100公分。再過20年,本保留區整個中央潟湖將被淤積泥沙完全覆蓋。整治措施只能減緩淤積,希望在本保留區消失前,喚起大眾與政府重視,有效減緩其淤積速率。

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。

塑土成筆,筆筆出色

市售的黏土經塑形後,只能當擺設而不能當色筆使用。因此本研究想依黏土混色比例做造型,且黏土乾了又可當粉彩筆使用,以實現黏土再利用的價值。實驗發現: (1) 若以市售各式白色黏土直接添加染料混合,乾燥後仍無法製成色筆。 (2) 若以2:1的高嶺土與碳酸鈣混合,添加礦物染料或植物染料和適量的純水,除了可 調製成塑形黏土,還可當粉彩筆、水彩和粉筆使用,而植物染料則以蘇木效果最佳。 (3) 若添加不同比例的澱粉類黏著劑,可製作出硬式和軟式等不同特性的粉彩筆。 將本研究研發的紅、黃、藍、白黏土,依不同比例混合,可製作不同色相、明度和彩度的色筆,實現動手自製色筆的樂趣,也可用於板書與不同風格的作畫,既經濟又實惠,非常值得推廣。

炭為觀止—生物炭改良土壤成效初探

我們準備了砂質土、黏質土並加入不同比例的生物炭,想要了解在乾旱(0.5倍水)、正常給水和淹水(3倍水)的情況下,兩種不同的土壤對作物生長狀況有什麼影響。透過基礎實驗一~五,我們發現生物炭具有吸水、保水、排水等效果;而在主要實驗一~六結果中,我們發現除了正常給水情境下,在缺水及淹水情境下,加入生物炭也能發揮其效能,會影響作物成長高度,使得作物成長高度因有加入生物炭而成長效果較佳。本次實驗我們只選用風倒木生物炭來探討以及蘿蔓萵苣作為種植的樣本,未來也許可以嘗試種植不同的作物,及拉大生物炭比例的加入對不同農作物的生長有什麼影響,或取用不同金門農作廢棄物製作生物炭,探討對農作物或土壤改良的影響情形。

銀燭星光冷畫屏-塔比星的光變曲線研究

塔比星是一顆位於天鵝座的恆星,他的光變曲線同時擁有不對稱性以及大光度變化,常常是天體物理學家的研究對象。在這份報告中,我探討塔比星的基本屬性,我也使用樂高作為為硬體結構的主要構成部件,以Scratch3.0做為控制用的程式語言,在此基礎下,開始設計與建立恆星系模型。我會用此模型模擬各種光變曲線的可能性,包括校正整體的光變曲線、模擬兩顆行星同時掠過塔比星的光變曲線實驗以及聯行星掠過塔比星的光變曲線實驗。我也會將這些內容,與克卜勒(Kepler)太空望遠鏡所觀測到的數據做比較,在其中也有使用『宇宙沙盒』做出一個塔比星系的模擬。