全國中小學科展

佳作

得「吸」應手-鐵質磁磚與磁縫掛勾之研究

為減少使用釘子、市售之掛勾,對磁磚牆面所造成之脫落、破損。本研究於一般磁磚溼式之生產方式中,將鐵粉與黏土混合,經由高溫燒結後,製成具磁吸特性之鐵質磁磚,並於100×100×6 mm3之磁磚試體實驗下,將磁磚原料與鐵粉原料以分層及混合之舖疊方式緊密結合;研究中發現鐵粉與黏土混合鋪疊試樣之磁吸能力大於分層後鋪疊之試樣;另於相同燒製溫度1000℃下,探討何種配比之鐵質磁磚,能達到最佳之磁吸力效果;本研究利用自行設計之3D列印改良磁縫掛勾與一般磁鐵掛勾相比,可確實提升鐵質磁磚吸附重量之能力,並達到具有耐久性及實用性之功用。

『銀』在起跑『線』~探討提升第二代自製可撓式染料敏化太陽電池效能之研究

為提高耐溫性、製程需求等因素,選用PC薄膜為可撓式基材,製備第二代可撓式染敏太陽電池建議條件,負極:PC/導電膜/TiO2/紫羅蘭/奈米銀線,正極:PC/導電膜/少層奈米石墨烯第一層組合。塗佈奈米銀線提升導電性,降低電池內電阻,使二代自製電池效能提升。加入水溶性幾丁聚醣於電解液,製成糊狀電解質,改善電解液易滲的問題,延長電池工作時間。串聯3-4組二代自製電池,可驅動數位時鐘及計時器,增加其運用性。自製可撓式光量子點4層之太陽電池,其效能與第二代自製可撓式染敏太陽電池相近。

不再被侷限-漂浮顯示器

高溫超導釔鋇銅氧(Yttrium barium copper oxide,YBa2Cu3O7-δ,YBCO)於1987年由科學家朱經武、吳茂昆、和趙忠賢共同發現,其重要性是首次除了突破了液態氮的「溫度壁壘」,亦即以液態氮取代以往以液態氦的方式降溫以外,另外我們還發現生活中要取得氧化釔(Y2O3)、碳酸鋇(BaCO3)、及氧化銅(CuO)並不難,這使得造價相較起來大幅降低。本研究嘗試將YBCO的反磁性結合發光二極體使顯示器不再只是固定在一平面上。實驗找出釔鋇銅氧的磁懸浮乘載力關係圖、如何從封裝中剝離LED晶粒、以及取出內嵌式電路板(Integrated Circuit, IC)中的晶片,藉此若能將三者和一將能使飄浮顯示器的可能性提高。

挖!挖!挖!挖出「夢的時代」

學校前面正在興建「夢時代購物中心」大樓,我們從長30m,深度10m的剖面上,採集地層中的泥砂和化石,研究不同深度的泥砂和化石特徵,找到符合台南台地台南層四階段的地質全貌。 到台南黃金海岸挖掘,觀察海浪沖擊沙灘貝殼的方向變化,及保麗龍碎屑在沙灘上留下的排列形狀等,驗證台南的地層特徵及形成原因。 從學校室內的「模擬海浪沖擊實驗」知道海浪的沖擊,可以使沙灘上的泥砂一層層的堆積;也會使貝殼在沙灘上排列有一定的方向性。 這代表著學校前面「夢時代」的地層和5800~7200年前堆積的台南層是一樣的,所以「夢時代」的地層也就是台南層的地層。這讓我們想起著5800~7200年前的台南地區海進海退堆積,也就是我們心目中的「夢的時代」。

雙軸控制太陽位置追蹤器之研製

本文首先討論如何將太陽光源空間位置轉換成對應的直流馬達驅動訊號的思考邏輯流程。接著進行太陽能板與光源距離的平方反比實驗及光照強度相對於不同入射角的光照強度變化實驗,藉由實驗證明太陽位置追蹤器的功能可以提高太陽能板的平均發電效率。再來依據前述的訊號轉換及控制邏輯流程,分段實驗及製作各部份模組,再組合成雙軸控制的太陽位置追蹤器,最後利用已結合機械旋轉控制系統的雙軸太陽位置追蹤器進行測試。

你的『海水拿鐵』要分層還是漸層?-表層海水變化對密度流的影響

在不同緯度與深度的海水,會因為溫度與鹽度不均產生密度差異,形成密度流。在北大西洋,因為低溫、高鹽、高密度的特性而產生下沉流,並發展成全球尺度的循環系統,稱為『溫鹽環流』。在近代氣候歷史中,溫鹽環流曾因北大西洋海水受融冰沖淡發生異常減弱,使洋流形式發生改變,全球氣候也短暫回冷,為『新仙女木事件』。 本實驗藉NOAA網站收集北大西洋的海水溫度與鹽度異常資料,轉換成密度異常資料後,與溫鹽環流源頭的表層溫度、鹽度與密度異常資料分析,並透過自製裝置模擬溫鹽環流,發現當上層海水密度下降時,會使下沉深度變淺,並在較淺的深度產生平流,使中層海水有較顯著的溫度和鹽度異常,同時表層海水異常,也影響了『鹽指』的發展形式。

珊珊來池~潮池珊瑚復育與觀測研究

我們選定兩處徒步可到的潮池進行研究,各放入兩個復育磚(垂直、平行海岸各一),從108年10月至109年4月,不定期到潮池觀察,再進行潮池A(面積較大、離海蝕平台邊緣距離較遠)、B(面積較小、離海蝕平台邊緣距離較近)的數據分析。 得到以下結論: 一、潮池可做為珊瑚復育的場域。 二、潮池A在珊瑚存活率、成長體積皆優於潮池B。 三、投放方向平行海岸的復育磚,珊瑚存活率優於垂直海岸;珊瑚成長體積則為垂直海岸優於平行海岸。 四、珊瑚株離水面距離與珊瑚存活率的關係探討,下排(復育磚底層)和中排在珊瑚存活率優於上排;成長體積指標部份,中排優於下排,下排略優於上排。 五、利用Coral watch監測珊瑚健康度,發現愈健康的珊瑚,體積成長愈快。

「蛋」然處之~探討以黃豆餅蛋白與小花蔓澤蘭製成複合材料修飾牆面裂縫之可行性

本島地震頻繁,校園建築物常因地震後會有裂紋,雖無安全之虞,但實在不美觀,我們就想可以自己來動手修補嗎?本組自製複合材料,取自榨取沙拉油後的廢棄黃豆餅,以加酸變性測試,發現在pH3以及100℃下,得到最多的變性蛋白質,另用影響生態的外來種植物小花蔓澤蘭,其莖部作為複合材料的纖維;本組發現,將莖部纖維製成粉末,以60 mesh過篩,含20%纖維的複合材料,有最大的拉力,含20%粉末纖維的複合材料作為填縫劑使用,其拉力測試為市售批土的5倍;本材質無須加熱即可以使用,多為廢物利用,自然分解容易,成本極低,各種組合材料可適用各類用途,沒有塑膠微粒與有毒化學品的問題,為綠色環保盡一點心力,值得大力推廣。

探討以折光計檢測酒精濃度及應用於高端鳳梨酒的測定

本研究成功開發高端鳳梨酒釀製方法,有助農民疏解鳳梨產銷問題。從以折光計測定酒精度,發現該方法有濃度限制性,經實驗提出正確的測定方式,成功應用在鳳梨酒的酒精檢測。探討乙醇與水的非加成性,避免配製時產生誤差;也探討折光計測定酒精需在50%內才有準確結果。高端鳳梨酒的製造,探討最佳釀造條件如糖添加量、溫度、酵母菌、及蒸餾等。結果顯示鳳梨汁在25°Brix糖度、與酵母菌重量比100:1、於15°C-25°C發酵僅需4~6天即可完成,糖的分解率高達75%,可降低成本,靜置3月蒸餾可得鳳梨風味酒。本方法可降低成本,提升售價,提高農民收入並解決鳳梨過剩問題,此模式也能用於其他產量過剩的水果。經蒸餾收集的高濃度酒精,也能用來調配成殺病毒的酒精。

『題西林壁』新解-應用鐵磁流體作為磁力線觀測器之研究

本研究主要是利用鐵磁流體作為顯現磁力線的工具,希望能對各種磁力特性深入瞭解。研究發現:鐵磁流體感應磁力產生錐狀凸起之特性較鐵粉更易量化分析磁力變化現象。若是磁力線方向和鐵磁流體表面垂直時會看到產生錐狀凸起現象;磁力越強,則錐狀凸起現象會越密、越短。若是磁力線方向和鐵磁流體表面平行時,則看不出錐狀凸起,但可以從鐵磁流體分布範圍推測,越集中但厚度不高則代表磁力越強。研究中也發現磁鐵加鐵片時,磁力線最密集的位置移到磁鐵和鐵片接縫處,此處磁力明顯增強。而通電線圈中間插入鐵棒形成電磁鐵,鐵棒端點磁吸力增強的原理和磁鐵加鐵片後磁力增強的原理相似。鐵磁流體錐狀凸起在距離磁鐵越近時會越短越細,排列也越密集。