第52屆--民國101年

我們將澱粉、高筋麵粉及糯米粉製作成環保膠，測試不同反應條件下黏著力的變化。發現澱粉環保膠的最佳黏著力的反應條件為：攪拌時間達九分鐘、水對澱粉的質量比為5:12、氫氧化鈉濃度為3.42%、反應溫度控制在35℃、硼砂濃度0.225%，製成的環保膠在木頭的表面具有最大的黏著力，單位面積可達30.97公斤重，我們將環保膠黏著在金屬、壓克力、玻璃表面發現加入洗衣精對黏著力有明顯的改善。將木頭表面在一百八十目的砂紙磨擦後，環保膠可達其最大的黏著狀態。我們在顯微鏡下觀察澱粉粒子的變化，發現加了氫氧化鈉的澱粉其網狀型結構會隨著時間的增加而漸漸吸水膨脹，攪拌九分鐘時網狀型結構最密，這時候的黏著力也會因為網狀形結構的膨脹因而上升。

清洗飲水機過程中，當不銹鋼內膽的水倒掉瀝乾了以後，清晰可見一層白白的、厚厚的－「水垢」，想刷也刷不掉，這樣的麻煩幾乎存在於許多有使用飲水機的家庭。於是這次科展我們想藉由實驗比較坊間利用新鮮檸檬、檸檬酸、食用醋（化學方法—酸溶解水垢）和阿嬤提出的創意點子「吹風機」（物理方法熱脹冷縮—不鏽鋼內膽和水垢膨脹係數不同）的清潔效果，從中找出能讓婆婆媽媽們輕鬆清除飲水機水垢又能省時、省電、省錢的方法？從實驗結果我們發現到，用來清潔飲水機不銹鋼內膽水垢最方便、較環保（對環境友善）且節能省碳的方法是—阿嬤的創意點子「吹風機」。

我們先利用灑水方式尋找自然界不易觀察到的現象－複虹（SupernumeraryRainbows）。當確定複虹真的存在後，再利用雷射光束射入小水滴，從屏幕上的亮紋來研究複虹的成因，並且進一步探討於複虹干涉條紋與水滴大小關係。我們利用不同折射率的液體驗證虹出現的位置，並且利用此方法反過來測量不同濃度液體的折射率。再以Excel模擬光線於水滴折射、反射的情形，並從模擬數據及圖形中發現複虹條紋產生的原因。最後以自行拉製的細玻璃棒，再次驗證我們的理論，並在實驗室中嘗試尋找太陽光中的複虹。

本實驗中的氧化鐵(Fe3O4)先以水玻璃(矽酸鈉)包覆在其表面，可避免其在受到酸鹼的腐蝕，由於表面帶電的影響，在pH值為7時，SiO2在Fe3O4表面膠結的效果最好，包覆過SiO2的Fe3O4可穩定與離子交換樹脂結合，使離子交換樹脂具有磁性，經外加磁場將之與廢液更有效的分離，磁性陽離子交換樹脂對溶液中的Cu2+、Zn2+、Cr3+，進行吸附時，發現在pH值5至7時，對上述陽離子有很好的吸附效果；當溫度及磁性陽離子交換樹脂質量增加，也可增加吸附的效果，三種金屬離子的吸附效果則是Cr3＋＞Cu2＋＞Zn2＋。磁性陰離子交換樹脂對溶液中的甲基藍及甲基橙進行吸附時，在pH值6至7時，對上述陰離子染劑有不錯的吸附效果，溫度及磁性陰離子交換樹脂質量增加，也可增加吸附的效果，兩種陰離子染劑的吸附效果則是甲基橙＞甲基藍。

從國小三年級開始練習棒球以來，時常在練球時，對一壘、二壘、三壘要擺在球場的那個位置才正確，總是打個問號。在做投捕練習時，最常聽見的對話就是〝教練，投手要站在哪裡〞。這時候就看到教練算著步伐告訴投手，投手板的位置大約是在那裡，這時大家就能快樂的練投。因此如果能夠有一套裝置，能夠方便的量測投手板與球場壘包間的角度與距離，則對於喜歡打棒球的我們，就不會在比賽與練習的時候對投手板和壘包距離是否正確產生懷疑。也不會因為不正確的訓練距離或比賽場地，造成運動傷害及影響比賽成績。

在「蟋蟀先生，今天氣溫幾度?」一書上，意外看到一篇「打個賭，熱水會先結冰」，這與我們一般的常識和所學的知識有所不同，引起我們的好奇和疑惑?再怎麼說冷水溫度比較低，理應先結冰，怎麼會是熱水先結冰呢?因此，我們上網去搜尋相關資料，雖有許多文獻肯定表示「熱水會先結冰」，但是也有部分見解持否定看法，從文獻探討中發現姆佩巴效應是在製造冰淇淋時發現的現象，因此我們抱持著盡信書不如無書，唯有透過實驗才能得到真相的態度，開始本項實驗。

看起來相當不起眼的六角拼圖，不知為何會在教室引起騷動，原只是想挑戰拼組的那份成就感，沒想到定心去探索竟別有洞天。六角拼圖在經過數字化後，其秘密就明朗多了，原本單純的拼圖，經過數字對應轉化後，又可生成更多組數列拼圖。為了縮短拼組時間及判斷時的手感，我們想出了創意的快速拼組輔助道具～長條數列棒來替代六角模式，搭配尋得的一些規律，能有效縮短試誤次數，在很短的時間即可判斷出有解、有幾組解或無解，同時從很多線索的歸納整理中，我們也發現了單組解與多組解拼圖轉換之關鍵。爾後又突發奇想的思考規則改變之可行性與實用性，深入探討同時符合兩種規則之有效拼圖組的設計規律，最後衍生出”雙拼六角板”以及”六角棋”的益智遊戲，做為可推廣的數學益智教具，深具趣味性與挑戰性，真是令人雀躍。

在網路上看到機器鼠的影片，我們覺得很有趣。因此我們決定自己動手製作會動的機器顫鼠。我們動手完成顫鼠的前、後腳及身體，使機器顫鼠成為不掛輪子卻能前進。中間，我們遇到各種問題。因為沒有解決策略，我們不斷觀察異象、察覺問題，完成時還會遇到功能性不完整的問題，讓我們在過程中必須尋找解決的策略以突破困境。我們得到結論：(1)重心愈往前，機器顫鼠到達終點的速度越快。(2)顫鼠後腳材質是菜瓜布最快，毛巾布料次之，橡皮最慢。(3)後腳底部貼120號或是320號砂紙時，前進速度最快。(4)旋轉臂的長度愈短時，前進速度越快。(5)前腳寶特瓶直徑7.7cm、8.8cm時，彈力大，則前進速度最快。(6)墊片愈多，旋轉臂甩動的力量愈大，離心力愈大，則前進速度越快。

本次科展主要是要研發一組三層式葉扇的風力發電裝置，設計三層式葉扇的目的，是希望能以互轉式系統來達到較高的發電效率。我們針對各種不同設計的葉扇，以不同的角度分別控制電風扇及裝置之間的距離以0.5m/s~5.0m/s的風速下，測量出三層葉扇最佳的轉速。在發電裝置部份，我們對於法拉第電磁感應定律ε=NBAωsinωt中的N、B、A都加強，進而自製了發電裝置並且結合了三層式葉扇以及自製的發電裝置，來達到發電最高的效率。第一層葉扇是以第四組(27:32:22)的10°轉速最佳，在第四組葉扇後面是以第二組(34.5:32:18.5)的40°轉速最佳，而在第二組葉扇後面又以第六組(22:32:27)的30°為最佳，因此以這三組葉扇作為我們第三代的三層式葉扇。未來可推廣到各個家庭使用。

延伸去年的研究，針對新北市從西到東沿海12個地點進行研究。採用改裝瘦身震動帶的自製簡易分層篩沙器測得石門沙子平均粒徑最大，挖子尾最小。大園潮差最大但粒徑並非最小，因此沙子粒徑與潮差無負相關。沙子都含石英砂，而白沙灣的貝殼、珊瑚含量高，挖子尾則無。沙子密度與磁鐵沙含量並非完全一致，黑色的物質為磁鐵沙且純度低因密度都小於5.17g/cm³。模擬海岸坡度越大，不論粗或細沙在哪一種地形，沙子往外海移動距離越遠。模擬富貴角海岸以緩坡模擬浪從東北方來時，岬面上沒有沙，細沙往北及東南沿岸(老梅)移動；來自西北方的浪會使磁鐵沙堆積在左邊(白沙灣)。老梅磁鐵沙最多，因為有發源於竹子山的老梅溪及富貴角因東北季風作用漂移雙重影響。