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第52屆--民國101年

別太囂「蟑」!

家裡蟑螂不斷造成災害,因此想認識牠並除掉牠。牠是棕帶蟑螂,因為小型,很多人還以為是德國蟑螂。經我們調查,現在已是全島分佈且越來越多了。我們發現:牠常往上爬,且爪及爪間盤是美洲蟑螂的5倍及50倍。牠喜歡在溫暖隱蔽性佳的地點築巢,特別是如印表機這樣的塑膠機殼內,這是牠會造成機器短路的原因。想要用系統家具避免牠入住,需要高規格的1mm以下的縫隙。牠具有食屍性及食糞性,沒水沒食物可以活超過3週以上。除了市面上殺蟑用品,家中有四種天敵可捕殺棕帶蟑螂。網路上的殺蟑方法對棕帶蟑螂不全然有效。最後我們做出不會掉硼酸粉,高度合適(1.3cm),舊的器具(可能具群聚費洛蒙)使引誘入住的雙面膠硼酸蟑螂小紙盒,其一周致死率為71%。

結合幾丁聚醣及聚麩胺酸對重金屬離子吸附之研究-研發全新吸附暨檢測之循環系統

本研究以降低汙水中重金屬離子濃度,進行吸附與檢測的研究與改進。利用天然環保易分解且吸附效率高的材料-幾丁聚醣和聚麩胺酸(γ-PGA),探討各種變因下對鉻、銅離子的吸附機制和效果。使用黏附幾丁聚醣的多孔性泡綿,並利用抽濾法,提高吸附的速度及效率,鉻、銅離子殘留率分別可達2.08%、11.23%。更發現一種新型吸附材料幾丁聚醣-γ-PGA複合材料,結合γ-PGA後,有效提升銅離子吸附效果。進一步運用分光光度儀檢測原理,以一個便宜的光敏電阻檢測裝置,結合吸附劑,研發出具「高效率、成本低、即時檢測」的重金屬離子吸附暨檢測之自動循環系統。對於2.0ppm之Cr6+(aq),10.0ppm之Cu2+(aq)分別循環2、3小時後,殘留率為0.046%、0.074%。

液面跳跳球-界面化學液體表面現象研究

各種清潔劑的主要成分是界面活性劑,界面活性劑是一個分子同時含有親油基(長鏈碳氫脂肪基),和親水基(鉀、鈉、銨、乙醇胺等)的化學物質之總稱。可分為四大類,即陽離子、陰離子、兩性離子和非離子型。界面活性劑以一定濃度的流體成束狀流下時,會在底部形成小隆起,隨後出現如水花般的彈跳,此現象稱為「凱氏效應」。實驗發現,界面活性劑在滴下的瞬間若無液體在下方堆疊,則無法觀察到此液滴彈跳現象。此外我們想更進一步研究溫度對不同界面活性劑的影響,找出臨界溫度,此時分子間黏合力接近零,表面張力會變小,藉由對界面活性劑的了解可以找出界面化學中,分子間作用力的關係。

屠龍高手-分解保麗龍細菌之分離

從麵包蟲、大麥蟲、汙水樣本中,我們利用單一碳源(聚苯乙烯)富基培養的方式,與吸光值的生長測定,總共分離出了七株可能可以分解聚苯乙烯的菌,其中又以C1的菌株在好氧培養下,分解保麗龍的能力最佳。另外我們做了16SrRNA基因的定序,並與NCBI(NtaionalCenterforBiotechnologyInformation)資料庫比對,比較親緣關係,也進行Biolog生理測試比對,比較生理特性的差異,發現B1、B2兩株菌株的比對結果皆為Citrobacter屬,且在生理測試方面兩者有相近的特性(附錄三),但發現兩者資料庫在A1、A2、C2、C3菌株的比對結果不相符,推測可能為這幾株菌株尚未有人進行分類與研究,必須進行更進一步的親緣關係比對。

咖啡王子一號店~研製咖啡渣活性碳

在台灣飲料市場的佔有率中,咖啡飲料高居第四名,由此可見咖啡渣數量是非常驚人的。上學期我們在自然課中學到燃燒的相關知識,於是我們決定運用乾餾法,展開「咖啡渣活性碳」的研究!透過實驗與操作,我們研發出「咖啡渣活性碳的製作方法」,也驗證自己研製的「咖啡碳」和活性碳一樣,具有吸附雜質以達到淨水和脫色的功能,更設計出具有環保概念且能實際應用於生活中的相關物品。研究過程中我們花了很多時間討論、設計並操作,為了突破實驗器材的限制,我們也多次前往五金行找尋突破器材限制的改良方法與靈感。師長和同學們都說我們的研究看起來很辛苦,但是因為有許多成長與發現,因此就算再辛苦我們也覺得非常值得。

關西隕石坑?四寮石成因之探討

本研究根據前人對關西隕石坑的研究,初步以尋找隕石坑的確切位置出發。透過實地調查並比較地層結構、研究岩石的成分及製作薄片標本,探討關西隕石坑的諸項性質。從一連串的研究結果發現,當初疑似Suevite的岩石事實上與四寮石十分相近,因此無法當作關西的隕石坑存在的證明,必須尋找其他相關證據以便確認。然而,這些類似Suevite的岩石,或稱四寮石,僅出現在四寮一事,仍顯是關西地質的獨特性。本研究對此類岩石的成分進行初步的研究與探討,並推論出其可能的成因,讓我們對四寮石為何會出現在此地有更深入的了解。

不可思議的小尖冰~探討水珠結冰的特殊現象

透過小小水珠的結冰,我們發現令人驚奇的神奇現象!加蓋的水珠結冰時,底部與側邊會先結凍,內部的水最後結冰時只好往上頂出,因此形成像桃子狀的可愛冰尖凸。其結冰的過程,通常會有過冷現象,只要加入其他物質使其溶於水,就不會形成冰尖凸了。在有出風口的傳統冰箱下結冰,不加蓋比較不容易形成冰尖凸,冰尖凸的形成與否,深受風向干擾。而水珠的結冰,若是有冰尖凸的,高度的變形比大約為一點多倍,寬度則接近一倍,表示底部與側邊先行結冰時,底面積不會擴張,而是將水往水珠中央頂部推擠,才會形成冰尖凸。若沒有冰尖凸的,則高度與寬度會同步進行膨脹,但高度還是略比寬度多一些。另外,我們也嘗試尋找形成冰釘的條件,並與冰尖凸做比較。

「氧」「氫」蓄銳‧死灰復「燃」

經過我們努力實驗後發現:碳棒淬火可活化碳棒,加以塗抹碳粉後,電能明顯增加許多,並隨充電時間而增加電能,證實活性碳粉增強氫氧電池的功用。使用較多碳粉增加氣體吸附量,但充電時間長或充電電流大,產生氣體太多無法完全吸附利用,會降低充放電能轉換率。使用起泡劑增加電池效能,但亦會增加電阻。加入起泡劑對於硫酸鉀效能較好,硝酸鉀次之,氫氧化鉀增加幅度較小,其中10%胺基酸起泡劑>10%SLS起泡劑>10%DBN起泡劑。本實驗增加電池效能處理,包括淬火、電鍍和添加活性碳粉、包覆收集氣體、加入起泡劑氣泡法等方法,可利用國中實驗室電解水裝置轉變為氫氧燃料電池,電能轉換率由0%提高至3.55%,充電5伏特、6分鐘後負載馬達使用24分鐘。

游泳池追逐戰

在陶哲軒教你聰明解數學中有一個題目:一個學生在正方形游泳池中央,他的老師(不會游泳)站在游泳池邊的一個角上。老師奔跑的速度是學生游泳速度的三倍,但學生在岸上跑得比老師快,只要學生能到達岸邊尚未被老師追到即算成功逃脫。請問男生能逃脫老師的追逐嗎?(假設兩個人都可以自由移動)。從此題中提出不同的想法,進而去思考不同移動方式與移動距離的關係,並作探討與分析。從在正方形游泳池上的游泳池追逐戰,延伸至在不同的形狀如圓形及正三角形、正五邊形、正六邊形等,並設計與討論不同逃脫路徑中,學生仍能逃脫時老師的速度最大為學生的幾倍。最後推廣到在正多邊形內設計學生逃脫路徑並研究其師生的速度比。

神奇小吸管-生活好幫手

室內植栽淨化空氣的功效已得到證實,在植栽照顧上卻令人感到灰心,光澆水就會造成不少困擾,本實驗探討利用毛細現象自盆底吸水供應植栽生長的可能性,本實驗的結論有幾點:(1)在小花盆底部直接開孔吸水會造成砂土含水量過高。(2)使用「聚酯纖維棒」輔助可加速吸水及增加含水量。(3)調整花盆離水面高度再利用聚酯纖維棒,可設計出適合各種植物的免澆水花盆。