全國中小學科展

國小組

「馬」到成功-馬鈴薯家事皂研究

手工皂成分天然、無人工添加物,其中馬鈴薯家事皂適合做家事清潔使用,因為添加澱粉可以增加去油力,本研究想自己做出具有清潔效果且可以滋潤手部的家事皂。為了避免測試的誤差,找出最佳的配方,我們用自製裝置在熟成期間進行測試,有測試硬度的單擺打擊裝置、測試起泡力搖晃皂液及去油力時混和油和皂液的旋轉裝置、測試清潔力的刷洗裝置。最後,我們得到了以下發現: 一、最佳配方:椰子油210 克、橄欖油210克、氫氧化鈉67克、純水134克,加入80克馬鈴薯泥。 二、實驗發現:家事皂加入馬鈴薯泥可以增加去油力;除了馬鈴薯,皂液加入紫薯或芋頭也有好的去油表現;當橄欖油占比較高,雖然打皂花較多時間,但滋潤感極佳,使用者也給予正面評價。

流沙箋的表面張力因子探討

流沙箋為調製顏料灑在水或黏稠性介質表面,經由各種工具及技法製作各種紋樣,再將紙覆於其上轉印而成。製作流沙箋以水作為載體所得的紋樣自由流動,不易固定,近代發展常以海藻酸鈉為載體。 毛細管檢測表面張力海藻酸鈉及羧甲基纖維素皆為11.1mm,甲基纖維素11.6mm 這三種膠體表面張力較為相似,載體除可用純水配置0.45%海藻酸鈉外,也可嘗試其他。水膠液液滴直徑觀察中海藻酸鈉液滴直徑最小4.03mm(倒數為0.25),水則為4.67mm(倒數0.21),海藻酸鈉倒數最大表面張力最小,有較穩定的顏料擴展;顏料液滴直徑以黃色表面張力最小,紅色及藍色則沒有差異。 流沙箋製作過程中影響因子太多,溫度較低的環境或溶液較能保持製圖時的液體表面擴展,未來也可再探討不同顏料與載體互動差異。

「糞」憂解勞-鳥糞清除器探究

清理鳥糞是養鳥人士最頭痛的事,每日清理集糞盤會讓人覺得繁瑣;又如果累積到一定的量才去清理,家中環境都會飄散著鳥隻的羽粉和羽屑,造成過敏。因此本研究運用ESP32板和ESP8266板可遠端控制也可近距離手動控制清除模組及鳥糞辨識。 清除模組需不鏽鋼條固定在汙水盆上,並架設方形固定架來使鳥籠穩固。出水孔的位罝要設置在刷毛的上方,渦桿上用矽膠軟刷毛且轉速要快,才能增加清洗的力道且不會傷害輸送帶。輸送帶的材質要用0.8mm NR橡膠墊、不噴灑任何防水、防油的清潔劑且輸送帶的轉速要慢,讓渦桿上的矽膠軟刷毛完全貼合輸送帶,如此,效果才會最好。 最後整合智能晶片、「清除模組」、「鳥糞量辨識模組」並使用4K短焦攝影機製作出小型寵物鳥照顧器。

綠金奇緣-海藻酸鈉的化腐為金應用

本研究觀察海藻酸鈣膜的生成,發展以平面雙面交聯成膜方式,增強膜的韌性及滲透性,擴大海藻酸鈣膜應用性,開發為農業營養抑草膜。為讓海藻酸鈣膜有遮光抑草功能,混加茶渣茶單寧加鐵所生成的黑色素,或將咖啡渣混加入膜中,製成黑色海藻酸鈣膜,來取代普用的黑塑膠膜抑草蓆。除海藻酸鈣膜生成條件外,試驗雙面交聯成膜及雙(多)層膜的製作方式,及其滲透性。結果顯示,以茶單寧黑色素及咖啡渣製成的海藻酸鈣膜都可有效遮光、韌性佳、不易破損,具保濕性。期許後續將甘油加於海藻酸中,再加鈣交聯所生的成膜,具較高的滲透性,可添加肥料及營養劑於膜中,經緩釋放提供植物生長所需,既可抑草又可補充養分讓其生長,營造環境友善耕作的新模式。

決勝「膠」點-三秒膠安全措施及特殊應用之研究

本研究對三秒膠的最佳使用環境、防護措施及特殊用途進行了一系列的研究,發現三秒膠使用環境是在低溫且正常濕度下使用為最佳,若想要使黏著性更堅固,可在黏著時添加石灰粉以及香灰。而使用三秒膠時,事先塗抹凡士林或配戴PE材質手套都可有效保護手部避免沾黏,如果真的不小心沾到,則可浸泡於酸性水溶液或去光水幫助分離,且要避免使用棉質手套,因為其含有植物纖維,與三秒膠易發生化學作用產生高溫,造成燙傷。特殊用途有:滴在保麗龍上可防止液體流出、藉由三秒膠接觸植物纖維所產生的煙霧可檢測是否有殘餘的胺基酸、將三秒膠滴到植物纖維上,高溫可達將近200°C可以用來加熱食物、三秒膠加上香灰或保麗龍能修補破裂的瓷磚與非平面性的裂縫。

Presidential Candidates

我們擴充”Presidential”遊戲,創發出5×5範圍內的13連方棋盤,走出最大佔地範圍,並以圖論方法分析圖特徵,得到歐拉行跡與合成結果的最長路徑。環圖最大佔地結果18≤𝐴𝑚𝑎𝑥≤22,樹圖𝐴𝑚𝑎𝑥=23。歐拉行跡遇到分叉點會增加選擇,重複踩點;遇到圈則會減少重複踩點的次數;遇到有分支的環則必先走完環才走分支。依據環特徵及分岔點數量,本研究得到圖的最長路徑4≤𝐿𝑚𝑎𝑥≤8。

尋找迷失的立體羊-解構六角星拼圖之研究

「六角星拼圖摺紙遊戲」是一個將平面的六角星拼圖摺成一個正四面體,且使其中的三面連接起來是一隻完整羊的摺紙遊戲。本研究以能摺出正四面體的23個圖格組合模組為基底,以展開圖作為平面圖形到立體形體的媒介,成功解構六角星拼圖圖格的選取與摺法。除了得出解謎密技外,也證明了謎底圖格與摺法的唯一性。此外,應用解構六角星拼圖所得之定理,將研究擴展至設計多隻羊拼圖以及摺出正八面體的多角星拼圖探討,並將之應用在創意園遊會闖關活動上。 (本作品之所有照片或圖片均由作者拍攝或繪製)

不讓Uber吃掉你的荷包~智慧化購物平台建置

本研究旨在建置一個比Uber具更高透明度、使用者成本更低廉,並兼顧商家、外送員、消費者及平台四方獲利的購物平台。現有研究多聚焦於四方互動,但對於平台資訊透明度不足,導致安全疑慮及交易成本增加的問題研究較少。本研究通過文獻探討及訪談,找出 Uber的缺點,並利用Anaconda3、ThingSpeak、TOMTOM API、Thunkable及Python建置購物平台。平台將實時偵測龜速車提醒,為消費者提供最快送達或運費最低的訂單,並為外送員自動篩選最快送完或最高運費的訂單,以提高各方滿意度與收益。研究顯示,此平台能讓外送員薪水、商品訂單價格更透明;各方能利用平台數據調整運用;以較低抽成 讓四方獲利;以虛擬代幣提升交易安全;並增加篩選友善外送員、消費者與商家的機制。

“魔法隱身與穿牆術”-全反射與光穿隧效應

自然課學過反射、折射和稜鏡色散,於是利用壓克力和不同液體來探討全反射和光穿隧現象,發現降低表面粗糙度能減少散射,以利觀察雷射光路徑;而紅光和紫光的折射角差值可作為色散的簡易指標。此外,液體溫度、濃度及相變化也會影響臨界角;結合不同臨界角可達成「魔法隱身」;結合不同全反射,則可應用於液體高度警示。 同時也探討全反射在介面形成的漸逝波(Ref.[1]),利用液體填入介質空氣縫來降低折射率落差,或是將空氣縫隙減小到幾微米以下,都能讓漸逝波穿越空氣縫來實現「魔法穿牆」,此現象稱作光穿隧(optical tunneling)效應(Ref.[1]),或受抑全反射(frustrated total internal reflection) (Ref.[2]),未來可應用在精密測量領域。

外掃好幫手EasyDump垃圾籃~ 發展高效率的外掃垃圾分類裝置

「EasyDump垃圾籃」是協助國小學童打掃校園的好幫手。觀察學校外掃區的打掃情況,什麼時候會出現垃圾袋破掉的情況呢?答案是將垃圾袋拖出垃圾籃和將垃圾袋送上垃圾車的時候。因此,利用市售的三種升降平台,設計可以讓垃圾籃自動升降的功能。再強化升降平台的載重力,讓EasyDump垃圾籃可以承受更多的重量。接著利用Arduino及伺服馬達製作分離沙子和樹葉的抖沙器,減少沙子進入垃圾袋,讓同學可以更Easy取出垃圾袋。最後整合改良的垃圾籃、抖沙器、升降平台,讓EasyDump垃圾籃可以升到垃圾車車斗的高度,就能方便將裝滿垃圾的垃圾袋從垃圾籃中移動到垃圾車的車斗中。