全國中小學科展

臺灣

「千菌一髮」---以細菌纖維素製作假髮之可行性研究

近年來,癌症患者或因為其他特別的因素所導致的脫髮人群逐漸增加,因此假髮的製作材料需求,隨之提高。本研究即針對此問題,以及假髮所需具備的耐熱性、耐拉扯性、染色難易度等性質,透過生物材料(細菌纖維素)作為製作假髮的替代選擇,以解決現有假髮之透氣性差、製作成本及天然人髮供應的限制等問題。實驗過程探討將細菌纖維素進行改質,經有機矽(聚二甲基矽氧烷)表面處理後之耐熱性、耐拉扯之機械強度等性質;以及植物染料與市售染膏的染色效果,作為自然外觀的評估。研究結果顯示,以細菌纖維素作為假髮製作的新型天然材料具備低成本、易染色、良好的耐熱及耐拉扯特性。

「鏽」除「碳」魔力~探究粉鏽銅的光催化作用

本研究探討以粉筆灰、鐵鏽、及銅粉的混燒物製成粉鏽銅光觸媒,成功運用於二氧化碳的還原、抑菌、及分解有機物。首先探討粉筆灰、鐵鏽、銅粉的最佳混和比例條件,將粉鏽銅光觸媒塗佈在玻璃片上,進行光催化功能試驗。研究中,利用高壓釜及微波爐進行鍛燒,使用自製簡易工具,用於光催化降解、抑菌、二氧化碳還原、透光度等測量。結果顯示,以粉筆灰3公克、鐵鏽1公克、及銅粉1公克比例燒成的光觸媒,於紫外燈365nm照射3小時有較佳的光催化效果;將蛋白質降解最多,較能抑菌,及吸附二氧化碳轉為醇類。每天將粉鏽銅在365nm紫外光照射3小時,其光催化效率可維持至少七天。研究顯示,粉鏽銅確實有效降解有機物、抑菌,還原二氧化碳效果。

巨晶的前世今生—關西馬武督鋯石定年及地質意義之探究

本研究主要探討新竹關西馬武督地區鋯石巨晶的形成年代、生成機制與地質意義。該地區鋯石具有高達3至5毫米的巨晶,不同於台灣其他地區以微米級為主的鋯石。透過採集與分析樣本,結合玄武岩的微量元素及鋯石的鉿同位素分析,揭示馬武督地區鋯石的來源與形成環境。研究結果顯示,鳳山溪上游的玄武岩脈提供發現鋯石的有利條件,而馬武督鋯石巨晶的生成與長時間結晶、緩慢冷卻速度及捕獲外來晶體的地質條件密切相關。根據定年結果、微量元素蛛網圖、鉿同位素分析結果,推論認為:馬武督鋯石巨晶並非直接在玄武岩中生成,而是被鹼性玄武岩漿捕獲後保存下來。本研究加深對鋯石在玄武岩中形成機制的理解,對此區地質演化研究提供一個良好的解釋機制。

斷羽重生-自製羽球的再生之旅

本研究探討如何利用學校的落葉、端午包粽子的粽葉、破損L夾等環保替代材料,延長羽球的使用壽命,進一步設計全國第一款再生羽球,並透過「風洞測試、飛行軌跡測試、耐受性測試」進行科學驗證。研究方法包括專家訪談、環保材料篩選、風洞設計、發射器設計、Tracker軟體操作、撞擊設計等。根據我們的研究結果顯示:「粽葉」為修補羽球的最佳素材,在飛行穩定性、飛行軌跡、撞擊次數測試上,都能與完整羽球有相抗衡之水準,粽葉應用於生活中作為修補材料,具有潛在優勢。

玫瑰花葉背下懸掛的小白球-偽裝高手草蛉的生態

媽媽種了許多玫瑰花,我在觀察時,看到一些白色小球,詢問老師知道這是草蛉的卵。我們到校園尋找並實際飼養草蛉,觀察牠們的型態和行為,同時設計卵、幼蟲、成蟲實驗。 在草蛉卵孵化實驗中發現草蛉卵會因為不同溫度高低,而影響牠的孵化率。 草蛉幼蟲期在覓食、運動和偽裝有特殊性,尤其偽裝能力最令人驚訝;草蛉幼蟲會把周圍的東西,都背在身上;偽裝過 程是用口器將物體夾住,再往上舉起,背部也跟著拱起,接住偽裝物,動作十分敏捷;每隻草蛉幼蟲身上都 裝著 滿滿 的 各式各樣偽裝物,我們推想這樣的裝扮可以讓幼蟲變強大,又可以隱藏自己。 草蛉幼蟲專門吃一些植物的害蟲,如:蚜蟲、粉介殼蟲、葉蟎等,是生物防治的益蟲。

海邊玩沙-沙球製作研究

「沙球」是盛行於沙灘上的遊戲,某些地區也創造出不同的遊戲方法-例如:比賽沙球滾動距離、沙球對撞比賽......等,但所有沙灘都能玩這些遊戲嗎?又要怎麼做才會玩得好呢? 根據我們的實驗結果,利用篩網篩出較細的沙粒(粒徑<0.08mm),並將沙水比控制在200:35~200:45之間,能做出較堅固的沙球,含水量少(200:35)沙球較硬、滾動較快,含水量多(200:45)沙球偏軟、滾動較慢,同時也較耐撞擊,此外球體較大的沙球也較耐撞 。

神經與精神疾病的樞紐- TAOK1對神經系統相關基因表現的效應

TAOK1與神經發育與退化有密切關係,被證實會在阿茲海默症與帕金森氏症伴隨認知障礙的患者中大量表現,被視為一種可供診斷使用的生物標記。本研究透過細胞軸突型態與蛋白質表現,觀察到TAOK1過量表現會使分化中神經瘤細胞的軸突縮短,且α-tubulin和β-tubulin的蛋白質表現量均下降,這可能是軸突縮短的原因之一。我們也發現 TAOK1過量表現的細胞中,心理疾病相關基因(BDNF、MAO-A和MAO-B等)的表現會顯著增加;與神經退化有關的TDP-43之mRNA表現量會顯著增加,而pTDP-43的表現量也有明顯上升。因此本研究的發現或許能為神經退化性疾病與心理疾病提供診斷與治療策略。

複合槲皮素奈米顆粒提升難溶性化合物之抗氧化能力

槲皮素(Quercetin)為天然黃酮類(多酚類),具有抗氧化、抗發炎、增强免疫力等功效。但因其水溶性很低,不易讓人體有效吸收,常需吃過量試劑,有浪費情形。本研究利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羥丙基-β-環糊精(HPBCD)與槲皮素進行複合,提供奈米製程化並增進其溶解度。在增加PVP K30比例下,複合試劑粒徑可從1200nm降至約30-40nm,形成奈米粒子。與原槲皮素抗氧力比較,複合試劑可提昇40-50倍以上。最後,複合試劑在發泡顆粒劑型可以在30秒內溶出90%以上的成份。以上實驗,說明本實驗能有效增加其溶解效能與奈米化,有效提升槲皮素從原先難溶、難吸收的情形,變為可讓人體快速吸收的粒形。

我的 AI 自行車教練

本研究透過專家訪談了解自行車訓練核心訓練要素,開發「我的AI自行車教練」系統,期能提升初學者騎乘穩定性,利用micro:bit三軸加速度感測器即時監控騎乘姿勢變化、霍爾感應器量測速度以及i20心率感測器偵測心跳。所有數據透過藍芽傳送至 Scratch (bDesigner),進行即時騎乘姿勢與數據可視化呈現,並整合生成式人工智慧(GAI)分析結果,提供個人化的訓練建議與姿勢調整建議,最後讓訓練者進行實際測試。結果顯示,本系統能有效提升騎乘姿勢穩定性與騎乘效率,GAI能提供科學化的訓練報告及精準訓練建議,與專業自行車教練的意見一致,證明「我的AI自行車教練」具實用性與應用潛力。

誰說的才算數?資訊來源對媒體識讀的影響-以名言、科學、健康為例

本研究探討資訊來源對媒體識讀的影響,聚焦於名言、科學、健康的資訊混淆現象。透過 ChatGPT 篩選語句、Google 搜尋分析、問卷與訪談,檢視大眾對資訊出處的辨識與反應。兩份問卷以網路社群媒體為發放平台,分別有244和115人填答,平均年齡30和34歲,性別分布平均。結果顯示,多數受試者受名人光環與權威效應影響,提升信任與引用意願。 在名言佳句方面,50%受訪者重視語意勝於作者,亦有80%~100%的受訪者在發現錯誤出處後降低對資訊來源的信任。而在科學、健康資訊方面,儘管有55.93%的受試者「經常」及「總是」查證,但仍有57.60%曾分享錯誤資訊。研究建議應強化媒體識讀教育,結合查證技巧與批判思考,提升公眾對資訊真偽的辨識力。