全國中小學科展

第二名

銅幣的綠衣

金屬乃是人類賴以生存的重要資源之一,尤其在工業發達的近代,金屬資源開發速率遠超過金屬礦物生長的速率,因此研究金屬腐蝕以期能減少腐蝕所造成的重大損失,也算是資源保育的工作了。於是我們便從日常生活中最常見的錢幣上的綠銹著手,究竟它是什麼?

新式污水處理複合材料-結合薑黃素與幾丁聚醣清除水中有機物和重金屬離子

本研究結合薑黃素與幾丁聚醣,消除水中有機色素與重金屬離子、淨化水質。利用薑黃素光降解、可螯合重金屬離子之特性,並解決薑黃素金屬錯離子在水中無法分離之困擾,結合幾丁聚醣作為環保載體,探討各條件下薑黃幾丁聚醣膜降解有機色素及吸附重金屬離子之效果,使用薑黃泡綿針筒抽濾法,更是直接提高吸附速率與效率。有機染料Black B、Cu2+、Cr6+(Cr2O72-)消除率分別為 99.52%、94.47%、99.17%。 進一步運用分光光度儀檢測原理,以便宜的光電二極體裝置,結合全天然、無毒、生物可分解的薑黃幾丁聚醣泡綿,研發出『高效率、低成本、即時檢測』的一套自製有機物降解暨重金屬離子吸附之自動循環系統,只需循環20分鐘,有機染料Black B、Cu2+、Cr6+(Cr2O72-)消除率分別高達99.41%、94.38%、99.03%,效果極佳。

“癌”究-小花蔓澤蘭

外來入侵種小花蔓澤蘭繁殖速度太快,使台灣本土生態系受到破壞。我們實驗發現,小花蔓澤蘭(葉和根莖)具有清除DPPH自由基能力及保護自由基誘發劑AAPH誘導紅血球溶血。小花蔓澤蘭葉和根莖總多酚含量可達51.6及20.9 mg/g,推測其所含多酚化合物可能是抗氧化活性的來源。抗癌研究發現,小花蔓澤蘭葉和根莖會誘導人類急性骨髓血癌細胞(HL-60)細胞毒性,其IC50 (抑制50%細胞存活率濃度)分別為150及350 μg/mL; 顯微鏡觀察下,血癌細胞有減少和皺縮現象。西方墨點法發現,小花蔓澤蘭葉和根莖可使血癌細胞Caspase-3蛋白增加、Bcl-2蛋白減少、Bax蛋白增加及PARP蛋白裂解,可能具誘發血癌細胞凋亡(Apoptosis)的能力。總結,小花蔓澤蘭具抗氧化及抗血癌功效,可開發成為預防自由基疾病及抗血癌的保健食品。

沙阱內的秘辛--探討蟻獅幼蟲建造沙阱策略與捕食間關係

本研究探討蟻獅幼蟲(統稱蟻獅)的生態行為,包括牠步行方式、建造沙阱過程與捕食間的關係。結果一:步行特色(1)在沙地上蟻獅每分鐘平均0.86±0.08cm向後走,沙地外每分鐘平均以35±2.42cm快速行走。(2)都會出現180°大迴轉後,改以反方向走。(3)會走出類正多邊形,最後形成『類等角螺線』的路徑。結果二:(1)頭部能向後側仰達90°,證實拋沙的構造是在頭部。(2)頭部的面積大小為0.01cm2〜0.04cm2,可以承載0.0004g〜0.0018g的沙量。(3)蟻獅建造沙阱,最大射程為0.565cm~2.88cm,因深度加深而縮短;最大高度0.357cm~2.43cm,因深度加深而增加。結果三:直徑與深度與體長大小沒有關係,但是與當時埋伏的半徑、深度有關。結果四:捕食的速度,頭部同方向掉落獵物 > 頭部前方掉落的獵物。

稻田中的小巨人

今年學校成立顯微教室,我們將野外採集的水中生物做研究並參加期末報告比賽,獲得優勝。以「圓頂水蚤」做主題,深入研究並參展。

蚵殼心、離岸情 --探討蚵殼生態人工礁作為離岸堤之可行性研究

本研究實驗探討,海水經過各式消波塊及各種形狀蚵殼生態人工礁,用不同形式排法之離岸堤,來觀察沙灘流失變化及流失量最大值,進而了解離岸堤上消波塊與蚵殼人工礁應如何排列,提高蚵殼生態人工礁來當離岸堤之可行性。 首先自製起波器,波浪週期5秒、沙灘斜角10度來實驗,實驗過程發現,一字堆疊排法離岸堤以協克塊消波效果最好;天允塊一字形、弧形堆疊排法離岸堤效果差不多;分段堆疊離岸堤以協克塊圓形堆疊效果最佳。各式消波塊,離岸距離較近,消波效果較好。 最後協克塊與蚵殼人工礁消波比較,蚵殼人工礁效果較佳,若要以一字排法來當離岸堤,以圓形蚵殼人工礁消波效果最佳,若要以分段排法來當離岸堤,以斜45度橢圓形排法消波效果最佳。

網紅的秘密–紅網室對番茄生長的複利效應

本研究結果在紅色網室下栽培的番茄植株,其植株高度、莖徑、產量、總重量、缺病株及開花節位果實重量上都顯著其它組。在商品果方面挑選可上市銷售的果實約在10~20g為主,以紅網室取得果實總重量達14230.4g大於露天對照組及白網室。在感官品評中,各組口感表現上軟硬適中;以白網室果實的風味較有甜味,比較對照組甜酸味及紅網室微甜味有明顯差異。本研究發現紅網室的低透光率及藍綠紅光適當比例的光強度可能創造了光飽和點的時間差,形成光複利效應,故不需耗費多餘能量來抵抗陽光,多出的能量就能提供營養生長及生殖生長,促進植物生長的速度、延長生長期、增加植物產量、使植株與果實增大、更減少網室內病蟲害發生。

光之黑影吸引力—具牛頓光環的LED集魚燈

本研究利用折射與凸透鏡原理,以電腦繪製牛頓環透鏡所需之尺寸,訂做Lens I及Lens II兩組透鏡,整合LED光源,完成具牛頓光環的LED集魚燈具。其中Lens I由內而外為暗環、亮環、暗環、亮環之光型;Lens II則反之。本實驗目的是:為瞭解魚群對水下光線的行為模式,故設計三種實驗(光線明度、特殊光型、顏色敏感度),以觀察魚類在水下對光型的反應行為與習性,繼而提出以特殊光型設計LED集魚燈以取代傳統燈具之建議,以達到節能減碳之目的。本研究發現,當魚群習慣環境中同一強度的光刺激後,便會逐漸的離開強光區,並在明、暗交界處逗留及徘徊,因此,可藉由具牛頓光環之LED集魚燈具,在海下營造出明、暗相間之光型,實現光之黑影吸引力,取代傳統高耗能的集魚燈。

Book救藥—智能車送藥防疫與消毒系統

我們創新實作一套居家照護系統能每天定時啟動,自動送藥給行動不便者、視障者、失智者以及老年人。我們的智能車有三種行動模式,一是自行運行在具有定位功能的循跡線上,二是主動結合迷宮避障與藍牙測距來搜尋需求者,三是需求者利用影像鏡頭與藍牙做遙控,往所在位置移動,傳遞該吃的藥品並量測體溫。而為了提醒吃藥,智能車透過語音、LED和蜂鳴器來引起注意,運用機械開關可得知有沒有取藥。如果遇到緊急狀況時還會主動求救,經由內建的Wi-Fi元件發出LINE通知,立即傳到家屬或醫療單位的手機上,並且能隨時傳回相關的數據,包括何時吃了藥和體溫等。最後為了因應近期COVID-19的流行,智能車行進間可進行紫外線消毒防疫作業,以增進環境衛生。

就是那個光─小氮氮現形記

常在雜誌上看到有關恆星光譜的文章,對於他們利用光譜儀將遙不可及的星辰化為一道色彩繽紛的光譜,我們感到無比的好奇與極大的興趣。而我們想要知道的是;能不能用光譜的技術,觀察生活周遭的大氣。於是我們便試著藉由自製的光譜儀,了解空氣中的汙染氣體之一 ──二氫化氮的濃度與光譜的關係,以及光譜儀在日常生活中的應用。