全國中小學科展

佳作

油汙環境中微生物群聚感應與生物降解的探討

本研究是以油汙環境下微生物群聚感應為主軸,探討以生物性方式處理海洋原油問題的可行性。自然環境中,微生物之間有著緊密而複雜的交互作用,支持著整個龐大的生態系統。因此,比起過往研究聚焦在單一微生物的除油潛能,我們利用PhyloTags來進行微生物16S rDNA的全序列定序,再將結果以MetaMIS軟體分析菌種間的交互作用,探討微生物處理油汙的發展潛力。 本研究中,我們發現海水中一株Rhodobacteraceae科的細菌(代號OTU3)可能是導致現實生活中生物性除油法無效的原因。我們也發現在原油環境中,Thalassobius mediterraneus具有促進多數微生物生長的能力,具發展的潛能。此外,在加入散油劑之後,則是Nautella italica促進其他細菌生長。未來我們希望進一步探討此群聚感應更完整的面貌,期望能應用在生物除油的發展上。

「天狗吞日」能吞多久?最長日全食的探究

五年級自然課太陽觀測單元時,老師補充介紹了日月食現象;說到日月食雖然每年都會發生,但相較於月食持續時間長、涵蓋範圍大,近乎半個地球人口均可親眼目睹;日食卻因為持續時間極短、可觀賞範圍既窄又短,因此日食現象顯得彌足珍貴。去年發生在美國的日全食,全食帶經過了許多人口稠密的大城市,因此得到了全球廣泛的關注。我們藉由本次研究,探討了日全食最長持續時間的理論條件,並找出21世紀歷時最長的11次全食來驗證理論。同時我們也運用六年級數學課所學的速率、比值、代數的概念,配合NASA、Stellarium、Google Earth提供的資訊,計算2186年未來史上最長日全食的數據,並對照NASA公布的參數資料,獲得極高的準確率。

共振下竟然不會振----探討反共振的成因

藉由我們自行設計的主振動系統與吸收器,來探討兩者頻率一樣時,在外加驅動力下,是否外加頻率等於主系統原先的自然頻率時,會出現主系統不振動,因為我們實驗的驅動力並不是直接作用在主系統上,造成我們的實驗結果與預期有差異,而且這個反共振頻率的偏移量與兩者之間的質量比值有密切的關係,主系統與吸收器的質量差距越大,反共振頻率越會接近原先的自然頻率。又由於原先是單一自然頻率,變成兩個物體的系統此時自然頻率由原先的一個變成兩個,而且兩者頻率的間距也與兩者的質量比有密切關係,兩者質量比(吸收器m1與主系統質量m2比),μ=m2/m1 比值若越大,兩個自然頻率離得更遠。

XM-L2 LED LAMP手機控制照明研究

當前為照明交替的世代,已由傳統日光燈管、省電燈泡漸漸為LED照明所取代。LED具有壽命長、安全性高、發光效率高、色彩豐富、驅動與調控彈性高、體積小、環保等特點;手機為現代人隨身用品,並且複合多項資訊化功能,並且持續高度發展。 這次研究在於取手機之方便性,加上LED照明之優點;透過手機APP的控制可以輕易的操控LED及亮度,並且提供用電量及效率資訊,可以提醒我們適度的節能。如下圖所示: 並以智慧控制的方式,來探討各種控光技巧有效運用,以達到實用與節能並重。例如:使用人體檢知位置,再以重力場計算做整體性調光,使光線有效運用,有效節能。

環「徑」變遷

本研究主要探討平面上給定三角形ABC及一點P,所連出三個三角形PAB、PBC、PCA與ABC的外接圓半徑之關聯性。 首先,P為ABC外接圓上異於頂點之點或垂心時,三個連出的三角形的外接圓半徑與ABC的外接圓半徑相等。 接著,延長ABC的三邊分平面為七區,討論三個半徑和的最小值及此時P點的位置,並證明出: 1.非正三角形三徑和的最小值僅會發生在兩區。 2.若ABC為非正三角形的銳角或直角三角形時,在ABC的內、外部各有一點P,使得三徑和最小。 3.若ABC是以A為頂角的等腰三角形,當A114度,使得三徑和有最小值的兩個P點皆在ABC的外部。

可撓式指叉電極的製備與應用

本實驗先以銀墨水筆在相紙上繪出能感測鹽水濃度的指叉電極,當指叉數目愈多時,偵測靈敏度也隨之提高。接著,以點膠機將銀膠塗佈於可撓的投影膠片上,並用交流電測量不同水溶液之電容變化(葡萄糖、蔗糖、氯化鈉和L-麩胺酸鈉)。對不解離的非電解質而言,濃度並不影響測量結果,但電解質溶液中,濃度與電容在對數關係下呈線性正相關(R2 > 0.95)。偵測極限受指叉排列緊密度所囿,最低可至0.1mM,但若偵測物質為質量較大的L-麩胺酸鈉時,會不及感應高頻交流電,使偵測極限變成約1mM。若要擴大偵測範圍,建議以低交流電頻來偵測。此外,物質所具有之靈敏度不一,可當作其特有的偵測「指紋」,使指叉電極達到辨識不同生物物質的可能,成為有效的生物檢測工具。

開「心」果─印加果開殼機構設計之研究

印加果是高營養價值的植物果實,富含Omega-3與必需脂肪酸近年來逐漸被重視,但是開殼仰賴人工,人力成本成為推廣的最大阻礙,因此著手研究印加果的開殼機構研究,期許能為人類攝取植物營養提供進步的動力。研究成果分為:1. 整顆果實分離成單一粒果實的研究、2.單一粒果實開[外殼]的研究、3.單一粒果實開[內殼]的研究、4.果實與外殼分類處理的研究,5.整體機構在機電整合與資訊處理的研究,6.開殼機構最佳化整合的研究上等等。針對開殼與分殼的方法有:打拋、捶壓、折返震動、刀具、夾壓、高壓氣流、離心旋轉等等作為實驗的研究變因。與傳統人力相較,我們能夠更快速、更加省時省力的開殼與分殼,為印加果自動化生產的路程上,立下了新的里程碑。

電雙層電容器電極碳材性質之探討

本研究主要探討咖啡渣、甘蔗渣、竹幹、竹葉等天然材料,透過簡易的步驟,將其轉成碳材,再製成電雙層電容器,並且比較不同原料所轉成之碳材之物理、化學性質及其電容效能。在與其他文獻提出之碳材合成法與其電容效能作比較,發現以甘蔗渣為前驅物所合成之碳材相當具有研究潛力,碳材具有質輕且組裝成電容器後具有不錯的電性測試結果。

奈米金應用於潛指紋檢測之研究

指紋檢測技術為現今偵辦犯罪事件中一項重要的工具,傳統上以粉末法檢測指紋中的水分為主要方法,然而水分易隨著採樣時間拉長而消失,粉末法就難以派上用場。為解決此難題,本實驗利用奈米金可吸附油脂的特性以及具「表面電漿子偶極共振」效應,比較奈米金、奈米金團簇、四氯金酸三者於檢測指紋效果的優劣。研究發現三者之中,以指紋復現明顯程度來看,奈米金團簇的效果最佳,因其可以照射紫外光之後顯現出螢光,而四氯金酸耗時最久,因其須先還原成金原子,故整個過程長達兩小時。本研究亦嘗試在奈米金團簇上,修飾K他命抗體,以達到更加專一的指紋檢測。

空穴來風-無扇葉風扇之風向、風速與曲率改變之探究-

本研究探究市售之無扇葉風扇標榜相較於有扇葉風扇的風速更大且更穩定,但研究結果發現並無廣告效果。研究發現無扇葉風扇距離出風口越近並無呈現風速越大之規則,而是有位置上的差別。研究群提出Y型理論來進行解釋,意即在無扇葉風扇前方風從底下馬達吹出時,下、中兩個位置的風壓低且都吹向中間吹,但到了上的位置風壓集中在這裡,左上,右上都有強烈的氣流,但到中上時兩道氣流對撞反而使風變小了。最後,研究群試圖改變無扇葉風扇的曲率,探究其出風速的大小比較,其結果顯示6*6(出風口高度為1.2cm)的曲率設計可找到最大風速,且最大風速的出現點在0基準點上方,推測可能是出風口瞬間造成氣壓降低,使得周圍的空氣流入補充所導致。