全國中小學科展

臺灣

空氣鳳梨的水之呼吸—利用3D列印技術探討空氣鳳梨鱗片對於水氣收集之影響

我們觀察到不同種類的空氣鳳梨葉面上鱗片形狀、高度及密度等方面, 有著不同的差異 因此我們決定探討這些鱗片變化對於水氣吸收的影響。利用Autodesk Fusion軟體設計出形狀、密度都不相同的空氣鳳梨鱗片模型 以3D列印機製作模板 並模擬不同模板收集水氣的情況,得到到的據利利用GAB模型公式 算出集水力、集水效率及有效集水表面積,得發現基本單位構形為四邊形的模板, 在平面及傾角為45度時, 有良好的有效集水表面積得基本構形為六邊形的模板 當傾角為30度時, 有最大的有效集水表面積得而模板的基本單元愈密集 及與地面的夾角愈小 則有效集水表面積則愈大得綜合以上所述 我們將研究結果做出集水效力最佳的模板 希望能為增加水資源的方法盡一份心力。

熱島抬升了嗎?-臺灣都市熱島效應的長期變化趨勢

本研究目的在發展簡易快速的熱島效應強度估算方法,利用氣象署地面測站的網格化資料,排除高度對氣溫的影響後,找出都市範圍中的最高、最低溫數值,分析臺北、臺中、臺南及高雄四座城市的長期熱島效應強度變化趨勢。 我們發現各城市熱島效應變化趨勢有不同特徵。臺北及臺中的熱島效應強度在63年間有增加趨勢,但臺南及高雄未見增強,這可能與人口數及都市發展相關;臺中熱島效應強度具有最明顯的季節變化,這與季風和地形相關。臺中火力發電廠及臺南科學工業園區的運轉與建設皆造成當地區域氣溫上升,導致最高溫位置的改變。 本研究提供臺灣四個直轄市的熱島效應長期變遷資料,也為未來面對城市氣候的調適策略提供科學依據。

「萍」分秋色—探討浮萍季節消長的關鍵因子與競爭策略

生態棲位相近的青萍和水如何共存?同時我們也觀察到兩浮萍在夏冬有明顯消長:夏季水面多由水萍主導,冬季則青萍佔優勢。深入探討兩者競爭策略,發現水萍透過提升抗氧化能力增加葉狀體間連結數,放大植株間吸引力,並以鈣離子誘發的葉狀體隆起等方式釋出更多生長空間,偏向保守鞏固策略;青萍則任由ROS累積觸發葉狀體斷裂,降低植株間吸引力,憑藉個體小與高填空效率,採取侵略佔領策略。此外,研究發現光週期與光敏素為浮萍季節消長的關鍵因子:夏季長日照累積Pfr造成連結數提升,利於水萍鞏固優勢;冬季短日照誘使Pfr變回Pr,促進葉狀體斷裂,助青萍佔領水面。此發現揭示光週期如何調控浮萍季節消長,為水生植物競爭提供新見解。

使用氣溶膠噴霧產品對人體與環境是否造成危害探討

本實驗旨在測試氣溶膠噴霧產品使用時推進劑之噴出量,以了解日常使用此類產品時推進劑之暴露量是否對人體、環境造成影響。研究對象為五種市售氣溶膠噴霧商品,包括洗面乳、髮妝造型噴霧以及刮鬍泡。本實驗採用內容分析研究法,以FTIR測量測試腔內推進劑種類及濃度,用以推估浴室空間濃度、模擬使用時人體呼吸暴露量、以及污水系統中的累積量。分析方法包括FTIR紅外光譜分析、T-test量化分析。結果顯示,測試商品中推進劑的種類為丙烷、丁烷、異丁烷,部分丁烷使用時濃度高於立即致危濃度(IDLH),表示可能對人體有危害,使用後推進劑隨殘餘泡沫流佈污水系統,亦可能對城市安全及環境造成影響,因此,建議應制定完善的規範,以確保使用者的安全和環境的永續性。

應用接近感應器與3D模型設計降低磁浮列車之供電延遲並使其自主傾斜

本研究旨在設計一套中長程列車可使用的磁浮系統。目前,成功的磁浮列車無線供電系統都是於大範圍內進行供電,這會導致許多電力的浪費,縮小範圍必須要感測是否需要供電,目前能做到的,主要是手機的無線充電器。然而,其從接觸負載到真正開始供電,過程大約需要1.2秒。所以本次實驗的首要目標就是製作一套能在5ms內進行供電的距離感應式供電系統。 中長程列車多數包含不同車種,而這些車種的行駛速度各不相同,導致列車需要在過彎時調整不同的傾斜角度,以確保乘客受到最小的離心力影響。因此,本研究的第二個目標是製作一套能自主傾斜的磁浮系統,並設計一款App,使我們能透過Esp32調整列車四角的磁力,進而控制傾斜。

鋁空氣/二氧化碳電池-自製氣瓶探討電池效能

近年來溫室效應日益嚴重,我們注意到可利用氣體作為正極的空氣電池,並思考是否能將工業排放的CO2儲存後作為正極氣體並轉換成電能。本研究重點在基本電池和正極氣體兩部分,首先思考如何製作效能高的鋁空氣電池,再嘗試以CO2取代空氣,並找出增進鋁二氧化碳電池效能的方法,研究出能消耗CO2並轉換成電能的電池模組。實驗結果顯示:(1)最佳電解液為鹼性3.0 M KOH(aq);(2)純氧為最佳單一氣體;(3)三乙醇胺為最佳改質劑;(4)驗證CO2能參與反應;(5)CO2 80%時電壓最高;(6)設計出鋁空氣電池組能長時間穩定輸出5.7 V;(7)最終製作出的鋁二氧化碳電池組能長時間平均輸出電壓2.62 V。

以粒子濾波法計算b值於地震預測之應用

近年來台灣西南部地震頻繁,本研究即探討台灣西南部地震活動,除了驗證該區地震芮氏規模與頻率符合古騰堡-芮克特定律(Gutenberg-Ritcher Law),也探討定律中b值變化與大地震之關聯。研究對象以台灣西南部區域內1973.01.01~2025.01.31之地震數據,採用最大概似法及粒子濾波器(Particle Filter) 處理時間序列,計算各區b值,並推估各區芮氏規模(𝑀𝐿) > 4.5之地震發生機率(P值),結合斷層分布與地質特性,分析地震風險。結果顯示,大規模地震前b值呈下降趨勢,震後則逐步回升,顯示b值變化趨勢與樣態具有作為地震前兆的參考價值;透過b值計算出的芮氏規模(𝑀𝐿) > 4.5之地震發生機率,亦可捕捉地震活動趨勢。本研究發現b值及其所計算的P值可作為短期地震風險指標,未來可進一步應用於地震預警與防災評估。

當榴槤蜜嫁給波羅蜜-探討不同嫁接方法的存活率

本研究主要探討不同嫁接方式對波羅蜜與榴槤蜜存活率之影響。研究採切接與芽接兩種方式,搭配留白、催芽及形成層對齊三種技巧進行比較。結果顯示:在25度C下,採用切接法搭配催芽及形成層對齊技術,可使存活率達70%,高於傳統方法的30%。此創新技術能使存活率提升約2.3倍。再者,觀察顯微鏡切片,發現砧木與接穗之形成層會相連在一起,並產生增生組織 ,故形成層對齊是植株存活的主因。另外,接穗催芽後可減少發芽天數, 降低病蟲害、環境變化等外在風險,讓存活率更高。 相對而言,嫁接 失敗的顯微鏡切片可觀察到 嫁接部位有腐爛、發黑與缺水。 據此,形成層對齊攸關養分與水分的輸送,是植株存活的關鍵因素,值得重視和使用。

e度啊!e度!請告訴我:因材網AI學習夥伴設計缺陷探討

本研究的目的在探討教育部因材網AI學習夥伴「e度」之使用限制與潛在問題。作為一款免費的AI聊天機器人,具備強大的學習輔助功能,然而,我們發現,儘管e度設有一些明顯的使用限制,但網路上存在許多規避這些限制的方法。這引起了我們對於學生是否可能透過e度直接獲取答案,或其他違反學校規定的行為的擔憂。 我們透過實際測試與網路資料蒐集,發現e度的某些限制確實可以被輕易規避。這可能導致學生濫用AI工具,例如直接獲取答案、抄襲作業等,進而影響學習成效。本研究提醒學校應重視AI工具的正確使用,並加強學生對學術倫理的認知與辨別能力。最後,我們對e度提出「簡單二要」的建議,希望大家都能正確使用e度。

AI 糾察隊-防治校園走廊奔跑策略之研究

本研究目的在創建有效降低校園走廊奔跑的警示系統,以AI糾察隊取代人力。第一代利用micro:bit加速度感測器,以強度>2800成功判斷跑步行為並發出警示。第二代使用micro:bit、麥坤智能車及超音波感測器製作走廊跑步監測器,記錄時間差來判斷跑步與否,不僅找出學生走廊奔跑速率的邊界條件-兩機器距離60公分,時間差240毫秒,還突破測速照相單向偵測的限制。第三代用AI影像辨識與預訓練人體模型的OSEP平臺-它每0.2秒偵測鼻子X座標位移是否介於180~300,以此速率規則判斷是否奔跑。結果顯示,跑步辨識準確率達94%,還讓走廊奔跑率從71%降到48%,更建立即時通報系統,防治效果顯著。