全國中小學科展

臺灣

不同氮源的氮氧化鈦可見光光觸媒之製備與性質探討

本研究擬利用液態合成法,以尿素(urea)、硫脲(thiourea)與氨作為摻雜物與市售之TiO2粉末均勻混合,製備高活性於可見光下應答之氮掺雜的二氧化鈦奈米光觸媒(TiOxNy)。探討氮物質來源與濃度、合成時間與鍛燒程序對於生產之氮氧化鈦的性質影響。合成之氮氧化鈦粉末將利用X光繞射儀(XRD)、掃瞄式電子顯微鏡 (SEM)、紫外光-可見光分析儀(UV-Visible analyzer)進行材料特性分析(如結晶型態、表面型態與能階)。在實際光觸媒分解污染物之應用方面,由於亞甲基藍呈色容易且較易量測,將作為污染物用於做氮氧化鈦之初步效能評估。研究結果發現:摻雜不同氮源之氮氧化鈦光觸媒與純二氧化鈦結晶相似,且並未發現其他雜相形成。透過EDS N Mapping,可證實氮原子確實分佈在二氧化鈦上。本研究製備之不同氮源的氮氧化鈦可見光光觸媒的吸收範圍確實提升。其中,又以硫脲(Thiourea)為最佳,且其光降解效能最佳。

綠茶多酚EGCG對小腦萎縮抗氧化保護之探究

小腦萎縮症第三型SCA3為體染色體顯性遺傳疾病。已知為CAG三核甘酸重複序列數目過多的動態突變,造成polyQ在腦部神經細胞核內形成包含體,這種蛋白在細胞內長期堆積會導致細胞退化並死亡。此外,在SCA3熱休克蛋白的表現量較低,使蛋白不正常聚集造成細胞大量釋放氧化性刺激,促使細胞走向凋亡。根據先前研究發現低劑量綠茶多酚EGCG (epigallocatechin-3-gallate) 具有抗氧化且選擇性保護神經細胞的功能,避免氧化壓力導致細胞凋亡。此研究以SCA3患者與正常人的淋巴母細胞株來研究,給予EGCG保護來觀察EGCG在患者與正常人的細胞內對H2O2氧化壓力的耐受性差異,進一步探討EGCG對SCA3熱休克蛋白的表現量,同時觀察EGCG是否影響抗凋亡蛋白的表現。

放石頭問題的探討

在一個n列m行的方格圖中,每一行都必須擺放一顆石頭,共計有m顆石頭,其中擺放石頭的限制條件為『每一顆石頭的左上角方向一路延伸都不可以有其他石頭』。本文研究是在限制條件下計算放石頭可能的方法數,我們利用多項式以及費氏數列求得以下三個主要結論:(1)對於一般的n,求得m=1,2,3,4的放石頭方法數;(2)對於一般的m,求得n=1,2,3,4的放石頭方法數;(3)對於一般的m,建立n=4 的放石頭方法數的遞迴關係。

Dr.魔法手「識」

臺灣老年人口比率逐年攀升,老人照護逐受重視,而運動對於健康保健更是不可或缺。因此我們想製作一產品,結合時下流行的體感控制,也就是以穿戴手套的方式操控遊戲,讓復健同時兼具娛樂,活動筋骨,一舉多得。 手部與手指的運動分別會被我們所設置的三軸加速度感測器與彎曲感測器偵測,並以類比訊號的形式透過傳輸線傳送對應的鍵盤按鍵訊號至電腦,以此可操縱多種透過鍵盤遊玩的遊戲增進使用之樂趣與意願達到。 使用Arduino IDE編寫程式之體感手套,搭配Scratch與KODU設計之遊戲,邀請8位長者體驗,並以問卷回饋與分析。多數長者在活動與遊玩過程中認為,能增加其樂趣以及使用之意願。希望透過本次研究,使復健中的運動能夠翻轉成新世代的模樣!

剪與摺的藝數

本研究旨在探討剪紙書及網路上介紹六摺與十摺摺紙摺法的正確性與角度的差異性。我們利用30°-60°-90°三角形的邊長比與黃金三角形衍生出的直角三角形其中一邊與斜邊比為1:√5-1 這兩個性質分別來驗證六摺摺法及十摺摺法的正確性。而後我們證出剪紙書及網路上介紹之摺法均未能摺出正確的角度,並研究可摺出正確角度的摺法。最後我們測量正確與錯誤摺法所摺出的角度,利用Excel比較與分析幾種摺法之差異,並探討影響角度正確性的因素:除摺法本身正確與否,還有色紙的大小及厚度、摺紙過程是否準確、步驟多寡等。

廢棄腳踏車~重生!人工智慧的應用研究

三年來我們推動【廢棄腳踏車~重生】公益活動已經回收了七百輛腳踏車! 本研究進一步結合人工智慧,做了一個FB聊天機器人: 民眾只要提供地點、照片就可以完成舉報,並利用遊戲化鼓勵民眾參與。 本研究做出了下列三個全台首創的AI應用: 1.辨識廢棄腳踏車: 利用Google Vision API結合人工智慧類神經網路,判斷民眾上傳的照片中是否有廢棄腳踏車。 2.門牌辨識: 人工智慧結合Google Vision API及Google Maps API,從門牌照片解析出地址。 3.案件評分: 人工智慧根據各種數據判斷舉報案件是否真實。 經過反覆實驗訓練,它幾乎與人類專家所做的一樣好! 本研究進一步歸納實驗成果,提出「2-4個隱藏層、每層5-20倍輸入項目的神經元數量」的MLP最適配置,可以廣泛應用於未來相關領域。

好「鉀」的溶液-鉀離子濃度的偵測

酵果食足-蘋果酵母液培養

我們設計控制溫度在28度恆溫箱,並研究蘋果酵母液使用哪種糖、糖的重量比例及幾天收液是最佳時間,來探討蘋果酵母菌的生長影響。利用舊瓶或之前的酵母液探討可否縮短培養蘋果酵母液的期限,也試著用不同溶液替代蘋果酵母液,並做成麵種觀察酵母菌在麵粉的發酵情形。綜合以上實驗結果設計出蘋果:水:葡萄糖10:15:1放置七天的蘋果酵母液,再用蘋果酵母液:高筋麵粉1:1是最容易在家做天然酵母麵團的成份比例。利用麵包機做出天然酵母麵包跟商業酵母麵包,以盲測口感問卷調查出大部份的人較愛天然酵母麵包的風味,也估算出天然酵母麵包所需天然酵母麵團的成本。最後將麵種自然風乾製成酵母粉冷凍保存,加水還原後仍可以回復酵母菌的活性。

蓋世魔球---瓶蓋棒球初探

本研究旨在研發製作可強化穩定氣流的風洞,以及可有效測量瓶蓋受力狀況和周圍氣流的測試架,並以此進行瓶蓋棒球研究。研究結果發現,長度比為整流段:壓縮段:實驗段=4:9:3的風洞,可明顯穩定和增強氣流。以小風扇結合LM393、Arduino組成的自製風速計可有效測出氣流速度。瓶蓋旋轉對其上升力、向左力及阻力會造成不同程度的影響。瓶蓋轉動方向向上,飛行路徑會向左偏。最後並根據康達效應、馬格努斯效應與實驗結果,推測出瓶蓋以不同旋轉方向及飛行速度所造成的飛行軌跡。

延伸正多邊形的一邊一筆畫出各種圖形

從word2003的圖示中,我們看做畫圖時每次將四邊形其中一邊延長,其他邊的長度不變,然後畫出四個邊。按照這樣的方法可以畫出許多圖形。我們將每一邊編號後,發現各種圖形的延伸方向和代號有關。因為有一些結論可以從圖形的延伸方向來看。 接著,我們將研究重點放在起點和終點都在同一個位置的封閉圖形。因為這些封閉圖形的代號組合會形成環狀排列。 從環狀排列發現到一些結論:一組環狀排列只有一種圖形,圖形不同,代號不同。畫圖次數有幾組環狀排列,用不盡相異物環狀排列來算。哪些畫圖次數會有環狀排列組合,可用邊數的最小及次小質因數來算。鏡像圖形代號可以算出來。 最後,我們利用發現到的結論來做應用,畫出更複雜的圖形。