全國中小學科展

第二名

蟲蟲危機-天然紫膠蟲色素染白髮之可行性研究

本研究以紫膠蟲色素添加媒染劑進行染白頭髮實驗。實驗結果顯示,紫膠蟲以乙醇及超音波震盪提取後,色素萃取率為2.89%。經分光光度計檢測其主要吸收波長為489nm,吸光值2.968。如以木醋酸鐵液做媒染劑時,染髮後色素滲透率達27.15%,比荔枝木灰水的16.88 %高,也比無煤染組別11.89%高,此結果證明紫膠蟲色素在酸性下有很好染髮色牢度。此外,如添加指甲花粉以複染方式進行,其CIE L*值為51.22比單以指甲花粉染髮57.40低,此數據代表複染方式優於單次染髮,如紫膠蟲色素添加指甲花粉能增加染髮色彩。綜合前述結論證實,紫膠蟲色素可運用於天然染髮劑中進行白髮染色,且將危害果樹生長之紫膠蟲,開發成具經濟價值的化妝品,並可減少果樹噴灑農藥,達到環境保護的最終目標。

禁食惡果!特定波長LED燈用於瓜果蟲害防治之研究--以粉蝨及粉介殼蟲為例

可見光中的藍光可以驅殺果樹的害蟲!本研究在探討可見光中特定光波是否可以影響害蟲存活率,因而取代化學農藥。作法是利用特定LED紫燈/藍燈/綠燈/白燈,比較找出驅殺粉介殼蟲及粉蝨的效果。首先瞭解果農如何應對害蟲問題,持續找尋培養害蟲來實驗。接著研究光的原理及準備LED燈:排除LED燈對環境中温度、電磁波有影響,再實驗單片葉子上的蟲,找出各LED燈的最佳照射距離。進而開始實驗比較不同LED燈影響蟲的存活率,發現LED藍燈勝出,就以LED藍燈對於蟲在活體植栽上作實驗,確認可達到瓜苗害蟲的治療與預防。 現行農夫針對一般瓜果害蟲的物理防治法中,光的應用僅針對蟲的「趨光性」有著墨。本研究打破過去思維,希望找出可取代化學農藥的安心防治法。

利用植物菌質體探討菟絲子的蔓延與攀附

本研究利用植物菌質體找出菟絲子蔓延與攀附之調控機制。首先,觀察發現感染植物菌質體之平原菟絲子(C. campestris Yunck.)會產生多分支及莖短化的病徵。接著,測定感病之菟絲子體內植物菌質體SP1蛋白的表現量。本研究利用MEGA-X軟體,依照保留性高的TCP domain序列進行親緣演化分析,找出分別屬於TB1/CYC和CIN群的菟絲子TCP1與TCP2轉錄因子;利用RT-PCR確認平原菟絲子TCP1與TCP2基因表現;以pBA-N-SFP載體進行分子選殖,透過農桿菌浸潤法短暫表現菟絲子TCP1 與TCP2轉錄因子(CaTCP1、CaTCP2)及植物菌質體SP1蛋白。最後,利用西方墨點法確認植物菌質體SP1蛋白能降解CaTCP1及CaTCP2。因此,本研究推測感病菟絲子產生多分支及莖短化的機制,為植物菌質體分泌的SP1蛋白降解平原菟絲子TCP轉錄因子所致。

任意門:隱藏式連動安全門擋

「門」是每天生活中必須接觸的屋內設施,一天之中總要開開關關好幾回,但每當遇到風大時候,不小心就會發生加速作用,『碰!』的一聲,如雷貫耳!基於此一日常生活體驗和自學校教室觀察到門擋損壞情形,發現門的使用實有其不便之處與特殊需求,於是構思具備構造簡單、耐用,又能將門打開固定於任意位置的裝置。 作品優點與特色為: 1. 簡易的結構設計、周全的功能考慮。 2. 能避免破壞性施工,不需於牆壁或地板上鑽孔。 3. 人性化設計,配合轉動門把帶動門擋裝置,即可將門打開固定於任意位置。 4. 安全性考量,可防止誤推拉的情形,並能適應不平整的接觸面。 5. 增加第三支點的防暴力設計,功能更完備。 6. 隱藏式設計,維持門板原有外觀,操作方便具實用性。

反泡泡空氣層厚度測量之探究

反泡泡是由一層空氣包裹著液體的泡泡,存在於液體之中,由於有不同於一般空氣泡泡的結構與運動行為,反泡泡的現象吸引了不少人對它進行研究,然而卻鮮少有人對反泡泡的空氣層厚度進行準確的測量。在這個研究中,我們提出一種測量方式,利用影像追蹤軟體Tracker對反泡泡在水中的運動軌跡進行記錄,並根據阿基米德原理,獲得空氣層在反泡泡中佔據的體積百分比。另一方面,由影片分析比較反泡泡破滅前後的影像,也可以測量估計空氣層包裹的液體大小與空氣層的體積百分比。比較兩種方法,我們得到相當一致的結果,說明反泡泡的空氣層厚度應在10-4-10-3cm的數量級,這與單一照片的測量結果有極大的差距,說明光的折射與反射效應對空氣層厚度的誤判有很大的影響。

水電交融

一般來說,水難以帶電。但將高電壓的靜電通入流動的水中時,可以發現水柱散開的現象(圖一、圖二)。為了描述此現象,我們訂出了兩個物理量:散開距離(水柱長)(圖三)與散開張角(圖四)。為了研究此現象,我們做了基本性質的探討與實驗,結論如下。 基本性質探討的結論: 1.電流不改變水流量 2.水柱散開的機制分為截斷與甩動 3.電流與水流量不影響截斷的水滴大小 實驗的變因: 1.通入電荷量(電流) 2.水流量 3.表面張力 4.液體導電度 實驗的結論: 1.散開距離隨著電流增加呈指數下降。 2.散開張角與電流呈高度正相關。

天洛神兵,黴軍止步~洛神葵對黴菌生長影響的研究

本研究主要探討洛神葵對黴菌生長的影響,以自家栽種的洛神葵為原料,在延緩黴菌生成能力上,成熟的洛神葵萼片較開花期的花苞組佳,而白洛神葵萼片優於紅洛神葵萼片。在培養基觀察下,質量比1:20的乾燥洛神葵萼片以100˚C萃取45分鐘,能有效延緩黴菌的生長,一週的黴菌生成面積小於1%。洛神葵濃度越高,則抑黴效果越好,強制植入黴菌實驗得知,洛神葵萃取液可有效延緩黴菌的生長,以質量比1:10效果最佳;研究中經由萃取液吸收光譜與總酚類化合物含量的檢測結果,推論出洛神葵成分中總酚類化合物的抑黴效果優於花青素的抑黴效果。將洛神葵添加於土司和果凍中皆有抑黴效果,且能延長室溫下的保存期限,是具有開發潛力的天然食品添加物。

美”笠”天”鵝”壺—潮間帶笠藤壺(Tetraclita)與鵝頸藤壺(Pollicipes pollicipes)生物生態及蔓足行為之研究

藤壺是潮間帶常見但又容易被忽略的固著性生物,我們透過對笠藤壺(Tetraclita)與鵝頸藤壺(Pollicipes pollicipes)在生物生態上的調查與實驗,進而分析牠們在蔓足行為上的差異。 我們自行設計透明模板來替笠藤壺做記號,清點方框內易混淆的上百隻藤壺族群,另外也利用3D列印技術製造出10倍大的笠藤壺模型,了解到蔓足面對水流時,內部受刺激大,因此較易伸出蔓足。 笠藤壺伸出蔓足的最佳條件是中強水流朝向蔓足,間歇性的沖擊,水流太弱或太強蔓足伸出都不明顯,因此蝙蝠洞的笠藤壺多數是背向大海,面向岩石回流的水來伸蔓足,若沒有完全面對水流,還可轉動蔓足來調整;而漂浮性的鵝頸藤壺因一直在海上漂動,很容易就伸縮蔓足,轉向主要依靠柄的擺動,使自己容易接觸海水。

別「碳」氣!讓稻穀「銀」你變「醇」!──奈米光觸媒還原CO2為CH3OH與C2H5OH

本研究將洗淨後的廢棄稻殼,以溫度600℃、時間4小時,鍛燒成SiO2,固定SiO2 1g並加入AgNO3,以Ag作為電子載體,製備Ag/SiO2奈米光觸媒。將定量觸媒加入已通1 小時CO2的NaOH(aq)中,以紫外光照射進行半導體光催化反應。以AgNO3的重量百分濃度為變因,發現重量百分濃度10wt%之光觸媒將CO2轉化為CH3OH及C2H5OH的效果比其他比例之觸媒的效果佳,故對其進行研究與改良。因此,將已合成之10wt%光觸媒分別以時間與溫度為變因,鍛燒為Ag/Ag2O/SiO2奈米光觸媒,分析討論其產生CH3OH和C2H5OH的效果,並與未鍛燒的觸媒進行比較。

阿嬤的心願-多功能燒香拜拜神器

本研究自製模型屋、自製空氣清淨機、自製燒香拜拜神器,線香在拜拜神器內燃燒隔絕外部對流以降低汙染物對室內影響,利用空氣品質檢測器,檢測 TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10,共6項濃度變化。實驗結果如下:49 %民眾有燒香,燒香是重要祭拜儀式。燒香與汽機車汙染物濃度不同,且差異很大。拜拜神器清淨速率:TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10線香燃燒完後,大約清淨2分鐘達到室內空氣品質標準,線香支數:可以清除燃燒3支香的污染物,建議燒1支香主要是HEPA過濾網更換成本較高。過濾網耐用度:每燃燒50支香後,平均濃度CO增加43.57PPM、CO2增加94.83PPM、HCHO增加0.045PPM、TVOC增加0.53PPM、PM2.5增加9.06μ g/m ³、 PM10 增加 13.11 μ g/m ³。成本:燃燒 200 支香計算每支香燒香成本 4 元。