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佳作

簡便型黏貼式的染敏電池

本研究的目的是以日常生活中可取的材料如立可白、鋁箔、銅箔、白板筆、藍莓汁…等進行簡易的組裝具有可撓行的染敏電池。經研究發現,立可白可以取代二氧化鈦膠態溶液、市售的白板筆可以代替藍莓汁,以燃燒蠟燭燻上碳黑於銅片上,加以透明膠模封裝即可以簡便的方式製作出染敏電池。本研究所得之單一cell之發電效益為: 0.519V、3.720mA、1.931mW。以2x2cm大小8 cell四串聯、二並聯所組裝的自製簡易電池其最高發電功率可達14.427mW足以驅動一顆LED燈。此外,利用白板筆與立可白可以任意的創作畫出圖形於護背膠模上,且膠膜同時具有可撓性的功能,使用鋁箔與銅箔可以增加發電效益,並且具有區分正負極的方便性以利串、並聯的使用。

大法「溼」的魔法開關-以不凋花製作仿生開關

有一些天然的乾燥花—急凍花及蠟菊,澆水時花會閉合、乾燥後又會再度開花,本研究探討其連續開閉的構造及機制,並利用其特性製作自動澆水器。 研究發現控制反覆開閉的關鍵位置在於苞片近基部的轉折處,該處是水份的入口,吸水時細胞變長,使背側增長,導致花閉,失水時細胞變短,使背側變短,導致花開。形變角度受其材質特性、空氣含水量及溫度影響,具有Hydromorph現象。 本研究以蠟菊的苞片製作濕度感測器,利用其形變,控制澆水器的開與關,配合春夏秋冬不同的溫濕度及植物的喜濕性,調整感測器的通風程度,可控制澆水頻率,下雨時,則自動關閉並調整澆水節奏。以植物的素材作感測器開關,感測和控制一體,可環保省能。

壺底「糊塗」~藤壺黏著劑的探討

暑假去澎湖玩的時候,意外的發現巨大的礁石上面都黏滿了一種具有堅硬遺骸的「生物」,他們到底是分泌出什麼樣的黏液才能使自己黏在那裡呢? 我透過不同水溶液與藤壺遺骸粉末的交互作用中,瞭解藤壺粉末的特性、黏滯性,藉由純化作用在顯微鏡下觀察黃色物質,也利用蛋白質測定劑測試,發現藤壺遺骸的底部秘密。 探討藤壺底部黏著的可能成分。 藉由在加水或酒精或清醋藤壺糊狀物的磚牆(木牆),進行重物敲擊實驗,結果發現清醋的牆面最堅固,其次是酒精的牆面,水的牆面最脆弱。

附壁氣流飛行器-探討機殼構型對飛行的影響

去年根據附壁效應試驗出幽浮飛行器後了解氣流對飛行影響很大值得細探,於是今年更深入對外殼弧面、垂直導流板與水平移動板進行改造,發現: 1.機殼弧面改成低圓,不會降低氣流附壁升力又可減重 2.機身反扭矩力與螺旋槳長度與轉速成正比 3.小面積的垂直導流板修正反扭矩角度過大會耗損升力 4.水平移動板將向下氣流轉向水平側邊過多也會影響升力 根據機殼氣流附壁實驗發現,每一種變項都會相互影響下,以有限的升力調整出最佳平衡的構型,測試發現:機殼表面氣流的附壁吸力能有效提高升力16.7%,且風力越強提升比例越高;載重可達500g,且載重與續航時間成反比。沒想到只是簡單的幽浮外觀牽涉到的飛行氣流竟是如此的奧妙又有趣!

神機鬼械,機不可濕?--最佳化BCF游動式機械魚的運動表現

本研究旨在探討影響尾鰭推進游動式(BCF)機械魚游速的因素。本研究是將市售仿生機械魚進行改良,從材質特性、形狀、面積、夾角、浮力、穩定度及浮心位置等因素著手,改變材質、尾鰭、浮球後,將機械魚放入自製環狀水道,測量機械魚在水道上繞一圈所需的時間,找出機械魚的最佳化配置。本研究總整了35隻機械魚、420筆實驗紀錄,結果顯示:薄PP板(3mm)材質、叉型夾角90°尾鰭、前面浮球向後1cm(浮心極靠近質心)且浮球材質為乒乓球的機械魚,游速最快,成功使機械魚繞環狀水道一圈所需的時間減少27.2%,大幅提升了機械魚的游速。本研究結果,也能在大體積的水道中重現,展示改進市售仿生機械魚運動表現的可能性,有助於提升人們對魚類游泳之仿生機構的認識。

它鎖的住我?~手機螢幕鍵盤鎖之探究

我們為了了解九宮格圖形的手機螢幕鍵盤鎖共有多少圖形,除了利用列舉法詳列外,還想出了樹狀法、部分樹狀法和刪去法三種計算方法,並請專家協助設計電腦程式檢測我們的數據,最後發現總共有139880種圖形。從問卷調查中發現目前圖像式鍵盤鎖十分普遍,而大家設定的圖像以點數量少或是和文字或數字有對應的居多。我們還找到了圖像中,點與點不能相連時,計算密碼圖形數量的公式,可作為圖像設計的參考,並設計出聖誕樹造型和立方體造型兩種鍵盤鎖圖像。

「鏽」出色彩

在六上自然課第三單元「防鏽與防腐」的鋼棉生鏽實驗,我們發現水、鹽水、糖水、食用醋產生的鐵鏽顏色各異,為了找出影響生鏽顏色的因素,便著手進行一連串的實驗研究。結果顯示:溶液的種類、pH值、濃度以及生鏽的時間皆會影響生鏽的顏色,而且不同顏色的鐵鏽與磁鐵的吸力強度也不同。

「生」生不「熄」!生質柴油的製作與應用

處理回收油最有效方法之一是製作成生質柴油,我們以新鮮的芥花油為原料,建立生質柴油製作程序,也嘗試將坊間小吃店的回收油製成生質柴油。研究發現,油加熱的時間越久,酸價就越高,可是酸價的高低不影響製成生質柴油的品質,但油品的乾淨程度或酸價高低會影響到生質柴油的產量。生質柴油在低溫時黏性高流動慢,可能會造成油管的阻塞;生質柴油的沸點高於柴油和酒精,相對的安全性也比較高。燃燒生質柴油時,提供的熱值比柴油多40%,產生的黑煙卻比柴油少。生質柴油的應用,除添加於柴油外,我們試著在酒精中添加一定比例的生質柴油,以改善酒精燃燒時火焰顏色不明顯的安全性問題。我們也試著收集碳粒製成墨汁,效果也不錯。

波形密碼--黑繩示波器的波形探討

「波形密碼」中的“波”,是黑繩示波器上白線反射的光線被黑繩擋住而形成影點,因視覺暫留而殘留並連成波線。首先,發現圓筒曲面經幾何投影會造成波長呈現「短-長-短」的歪像畫狀況,砂帶機則不會;黑繩的擺幅會限制波形振幅,黑棍則不會。第二部分,推導出相位差公式:相位差=(波數×360°)/半面白線步數=(360°)/(半面白線步數×轉速比),且當相位差為360°的整數倍時,波線會完全重合。以及波數公式:波數=1/轉速比=(相位差×半面白線步數)/(360°)。第三部分,從經拆解的A、B、C組函數關係式開始,最後推出D組(圓筒+黑繩)的函數關係式: y=kcos⁡(f×tan(ωx)+b)×cos(ax)或y=kcos(ω×|x|m+b)×cos(ax)。

煙燻有稻,水到渠成

本研究目的主要是研發煙燻水製造機,第三代煙燻水製造機,採用稻梗燃燒室與噴霧式煙燻水產生室,製作並實驗說明煙燻水對農作物驅蟲、防疫、種子萌芽與肥力效果。結果顯示,第三代煙燻水製造機,生產之煙薰水品質穩定,且符合環保署空氣排放規定,其生成之煙燻水成分以氣相層析質譜儀檢測結果,共測得28種化合物,主要是醇、內酯、乙醛、酸、酮、生物鹼和酚類等。其中2(5H)-呋喃酮C4H4O2,可刺激小黃瓜種子萌發。酚類化合物C10H9N3O對抑制真菌生長有效,且在煙燻水添加甲殼素與鈣粉,有助於農作物幼苗成長。