全國中小學科展

生活與應用科學科

蛋殼木乃伊~乾燥劑

蛋殼是生活中常見的廢棄物,但將它處理後的主成分卻是和市售乾燥劑十分類似的CaCl2,因此希望利用蛋殼製出日常可用的乾燥劑。實驗先將廢棄蛋殼加以處理,再將完成之乾燥劑和五種常見乾燥劑成分進行比較,測量各自可達到的相對濕度、乾燥速率及飽和吸溼量。實驗發現蛋殼乾燥劑在各方面皆有不亞於其它乾燥劑成分的表現,且反應後不會生成會傷害環境及人體的強酸、強鹼等有害物質,更可用加熱方法還原,具有極佳實用性。未來希望可向蛋殼成分、吸溼量作進一步研究,使它成為更方便日常使用的乾燥劑。

古早的旋轉玩具

有一天,科學館的老師買了一支奇怪的玩具來,大家都覺得很新奇,也想自己做一個試試看。我們利用不同的銅片、木珠、紙盤及鐵絲測試對圓紙盤轉動的影響,包括銅片洞口形狀與接觸鐵絲的方式,銅片的位置與數目,木珠的大小、形狀、數目與位罝,紙盤的形狀、直徑大小與擺放方式,還有鐵絲的粗細、螺紋密度及在鐵絲上推動紙盤的距離等等。在歸納之後,我們終於知道旋轉玩具為什麼會轉,以及能夠轉得最好的旋轉玩具要搭配哪些零件。利用這些實驗結果,我們設計了屬於我們自己的旋轉玩具,同時也了解到生活中螺紋應用的原理。

空氣中的海綿寶寶-絲蘿吸水特性的研究與應用

本研究在了解絲蘿適應空中棲地的結構,從而應用於仿生織物。絲蘿葉片佈滿鱗片,鱗片的排列及其上的紋路有利毛細現象導水至中央的輸水孔,此導流性質使水分可快速傳遞並吸收。絲蘿烘乾之後,降低76%含水率,更能吸收水蒸氣,而鱗片排列略變紊亂,有助於短暫防水及橫向擴散水分。評估烘乾絲蘿作為仿生衣物的優劣,發現其吸水力僅略低於具特殊織法的排汗衫13%,但因適當的多孔排列,排水力反而較佳;鱗片為纖維質,具親水性,能吸附較多氨水及亞甲基藍,具除臭效果;排列所形成的多孔效應,使易散熱,再以凹面鏡造型,使具抗輻射能力,可使身體涼爽。棉線也是纖維質材質,但缺乏導流及抗熱效果,若能應用鱗片結構及排列,將有助天然排汗衫的研發。

無線網路視訊遙控車

視訊遙控車是由一台主控端(下圖左)電腦透過無線網路(目前使用 WiFi)來控制遠端車體端(下圖右),車體端搭載筆記型電腦,車體端經由 printer port(印表機埠)控制車體之方向、前進、後退、聲光,經由筆記型電腦的視訊攝影機(Web Cam)傳回主控端,主控端可經由遠端傳回的路況使用鍵盤或滑鼠來操控視訊遙控車。透過無線網路的好處是可用很小的功率及經費連上網際網路,本研究視訊遙控車控制距離可達世界各地,不像一般 RF 遙控車最多只有數百公尺遠。若使用多 AP 的「漫遊」模式,遙控車的活動範圍可無限擴充。

多功能抗眩膜的研究

一般陰極射線管(CRT)的電視螢幕易造成反射光線過強,使得眼睛刺眼而看不清楚螢幕的影像。但經過表面霧化處理的液晶螢幕,可以使入射光源產生散射,達到「抗眩」的效果。表面霧化處理,指的就是再螢幕上貼一張含微米粒子的薄膜。PDA(Personal Digital Assistant)或觸控式面板,螢幕除了要求抗眩外,更要求高硬度。本實驗利用「實驗設計法」設計實驗組別,將奈米粒子、微米粒子、膠、含氟的矽烷類、溶劑(IPA)等五種物質攪拌、塗膜、用紫外光照射使其發生聚合反應(高中化學下第八章),形成一張具抗眩效果的薄膜,再利用光學反射原理(高中物理上15-17章)測量薄膜的眩光度,結果約有一半組別(表一)均優於商業抗眩膜(眩光度2.6)。另外,我們利用不同硬度的鉛筆畫膜的方法測量薄膜的「硬度」,結果最高可以承受3H的鉛筆,而不會留下刮痕。之後,研究膜的「潑水性」的性質,結果「接觸角」大部分均大於100度最後,以IPA稀釋的配方塗在玻璃上,結果稀釋5倍後的接觸角仍然很大(>100度),撥水性質佳,可進一步應用在玻璃上。

轉轉波能

利用自製的威爾斯渦輪研究扇葉、通氣量、葉片數等不同的設計研究葉扇轉速效能。進行一系列的研究後,在吸入氣流推動扇葉轉動的實驗裡發現了50%的最佳通氣量設計,葉片與空隙的面積各為一半,是葉片設計上的重要鎖定條件。以此結果進而計算出最佳的葉片數設計的公式,並設計出新型的威爾斯渦輪葉扇進行效能測試。

尋覓植物中的天線寶寶

一般收播無線電視節目都是使用市售的金屬天線,我們在天線寶寶的實驗中證實了植物的神奇超能力,運用特定植物的莖、葉、果,也能夠收播現有的五個無線電視頻道,實在令人驚嘆。

微小旋光計

許多物質有具旋光性,本研究進行物質旋光度的特性探討分析,並根據這些特性,發展出微小旋光計及其應用。物質的旋光度受溶液濃度、溫度、光程等因素所影響,本研究除探討影響物質旋光度的因素,也探討不同波長可見光對旋光度的影響。為了進行實驗測試,本研究共建立了三代的多波長旋光度自動測試儀,並發展軟體”旋光角自動測試顯示系統”,可以全自動進行不同波長下溶液旋光度的測試,自動記錄數據並顯示溶液的旋光度,讓實驗測試更快速準確。本研究並利用光學反射的原理,把整個旋光裝置微小化,並探討了微小化對溶液旋光度的影響。這個微小旋光計和特製的微小比色探棒,組合成可攜帶式比色計,可應用在快速液體分析和液體濃度判定。

太陽能滅蚊燈

近年來隨著科技進步,工業的污染越來越嚴重,造成全球暖化、溫室效應…等環保問題、原來只存在於熱帶的病媒蚊慢慢傳播出去,造成登革熱越來越嚴重,病毒藉由病媒蚊子的叮咬傳染開來,而這些病媒蚊都生長於積水容器、廢輪胎、花盆、水槽、冰箱底盤…等,造成了許多人生命、財產的威脅。然而,現今市面上有許多的防護設備,像是補蚊燈、電蚊拍、殺蟲劑…等,並不能完全的消滅這些病媒蚊,人們大量使用殺蟲劑還有可能造成蚊子基因突變,產生出抗體,反而造成了反效果。我們所設計的太陽能滅蚊燈,特別利用昆蟲的向光性,蚊子喜愛燈光的波長,再加上綠色能源太陽能來進行能量轉換,達到節能的效果,將病媒蚊加以消滅,進而減少登革熱的病例發生,維護大多數人們生命財產的安全。

漫步在雲端---我的夢想製造機

這學期中我們學校辦了一場盛大的校慶園遊會,在園遊會的眾多攤子中,最吸引小朋友的就是那像雲一般白泡泡、幼綿綿的棉花糖了。賣棉花糖的攤子旁總是圍著許多好奇的小朋友,睜大眼睛看著那賣棉花糖的阿伯「變魔術」。只見阿伯一手將一些糖放入棉花糖機的小洞中,另一手拿著魔術棒(竹籤)轉呀轉,一下子一支又膨又鬆的棉花糖,就變出來了。讓大家都忍不住拿出點券向他購買,看著阿伯一支接著一支的賣出去,真是好好賺喔! \r 我們幾個人也湊了過去,想看個究竟,看看這一粒粒的糖,是如何變成一絲絲的糖絲呢?這台不停旋轉的機器到底藏有什麼秘密和機關呢?我們邊看、邊吃、邊討論著,還記得在五年級的時候,我們就教過「熱對物質的影響」那時老師就是讓我們煮糖並且觀察砂糖受熱以後的變化情形,另外上到「電磁鐵與電動機」的單元時,我們就討論過電動機在日常生活中應用的例子,像是脫水機、棉花糖機的動力來源都是靠內部安裝的馬達在運轉。 \r 既然這些事情都是我們學過的,何不「學以致用」自己動手做棉花糖,自己當老闆?親身體驗那種完成棉花糖時漫步在雲端的感覺呢?為了瞭解棉花糖形成的經過,我們便想到要自己製作一部簡易的「棉花糖機」---一部屬我們的夢想製造機,更進一步的我們還要改變棉花糖的口味,創造屬於我們自己的「獨家」棉花糖。 \r