全國中小學科展

臺灣

「麵麵」俱到—探討影響麵團韌性與彈性之不同因素

為揭開「為何有的麵團彈牙、有的卻軟趴趴」的謎團,從發酵時間下手,結果發現時間越長,彈性和韌性就像漏氣的氣球般漸漸消失。那加多一點酵母呢?實驗後麵團反而更無力,像睡過頭一樣軟趴趴,我們驚覺,發酵速率才是關鍵! 轉向冷藏發酵,意外發現經過低溫「歷練」後的麵團更有韌性。接著加小蘇打,結果像打散的沙堡,彈性全失,推測是麵團原本的結構被破壞。 於是我們改走「澱粉之路」,發現加入富含支鏈澱粉的糯米就像讓麵團裝上彈性肌肉,彈性與韌性大大提升!而後經多次實驗調整比例,成功找到最佳配方。 最後設計「嚼勁實驗」,結果證實彈性與韌性與實際咀嚼感呈正相關。我們也將持續探索這條「麵團之路」,發掘更多有料又好咬的美味秘密!

水啦!水中小勇士—黑水虻在水中的適應及廚餘濾液處理應用模式之優化

本研究探討黑水虻三至六齡幼蟲在水中的適應情形,經解剖發現可浮性黑水虻幼蟲因具有較高密度的微氣管分支更能適應水中生活但脂肪分布較少。實驗得知五到六齡幼蟲在水中一周存活率平均為81.2%,其水中排氨含量達0.1mg/5ml。在水中的運動表現較低,餵食熟地瓜葉比生地瓜葉增重90%。以黑水虻處理豆渣水可減少35.6%的二氧化碳排放量及減少豆渣濾液蛋白質含量66.67%,黑水虻幼蟲增加25%蛋白質含量。建議優化豆渣濾液處理應用模式如下:篩選五到六齡可浮性幼蟲投入廚餘濾液發酵槽中二次飼育,未來可製成高蛋白比的黑水虻產品;不可浮幼蟲則另外製成高脂肪比的黑水虻產品,最後經黑水虻處理的廚餘廢液進一步轉化為酵素液進行各類應用,進而推動環保及循環經濟之宗旨。

巢居穴處—蟲菌穴分布特性與影響因素分析

為了解蟲菌穴分布特性與影響因素,我們以四十種木本植物為研究對象,先觀察各種葉片是否有蟲菌穴及數量多寡、歸納出六種類型、確認內部構造,並確認穴居生物以螨類為主;再分析親緣關係、不同脈型的影響;最後探討不同葉片大小、樹冠層高度及內外層、葉片成熟度等因素對蟲菌穴數量及型態的影響。結果發現,並非所有木本植物有蟲菌穴,脈型的影響較親緣關係明顯。平行脈都沒有蟲菌穴;側脈有較多分岔,蟲菌穴數也較多。種間葉片面積大小與蟲菌穴數無明顯相關。但小葉欖仁和茄苳的主脈長度與蟲菌穴數量皆呈顯著正相關。樹冠層越高、越外側,則蟲菌穴數越少。茄苳幼與成葉的蟲菌穴數也有顯著差異。茄苳葉在不同時期及不同部位的蟲菌穴型態都不相同。

多功能萬能膠

實驗研究可以吸附物質的萬能膠,以聚醋酸乙烯酯為基底 加入聚胺基甲酸酯、甘油以及正丁醇調整適合的比例。最佳比例為聚醋酸乙烯酯 50毫升、聚胺基甲酸酯10毫升、5毫升的甘油以及7毫升的正丁醇,以此比例製成的膠體可進一步與銅粉、水彩以及石墨粉製作成均勻的混合材料 。研究討論這些混合材料其物理特性以及電阻特性,發現銅膠可以降低電磁波訊號,水彩膠可以製成指甲油,石墨膠可以應用於溫度及電阻感應 ,電阻值會隨著溫度升高而下降,石墨膠摺疊後電阻值會下降,通電後溫度會隨之上升,可以應用於防盜設備、偵測高溫設備以及保溫貼片等領域 ,這些材料顯示出廣泛的應用潛力,未來計畫再添加其他材料並討論應用 ,期望能為日常生活帶來實際的幫助。

前瞻奈米片場效電晶體設計之最佳化

在科技進步的年代,電晶體成為組成高效能晶片不可或缺的元件,其發展影響著電子產品的效能與功耗。隨著製程技術節點縮小至2nm以下,傳統鰭式場效電晶體 (FinFET)架構逐漸面臨短通道效應與漏電流增加等挑戰,而環繞式閘極場效電晶體(GAAFET)技術則因其優異的電流控制能力與低功耗特性,成為新一代電晶體的主流。本研究探討在固定有效寬度與垂直間距的條件下,不同奈米片堆疊數量對電晶體電性的影響,透過科技電腦輔助設計(TCAD)軟體模擬分析次臨界擺幅(SS)與臨界電壓(Vt)等參數,對下世代環繞式閘極奈米片場效應電晶體(NSFET)進行最佳化研究,提供未來半導體技術發展之設計方針。

麥芽糖遇到愛-黏滯性阻尼器應用建築物減震效果

本研究利用自製地震模擬器,自製彈簧阻尼器、麥芽糖黏性阻尼器,自製模型屋,手機震動APP檢測X、Y、Z軸最大加速度,作為阻尼器減震效果的優劣,實驗結果:彈簧阻尼器彈性較高,無法完全吸收震動能量,因此減震效果有限。黏滯性阻尼器對模型屋 減震效果:1支黏滯性阻尼器震動大時減震效果較佳,最大加速度減震36.20%,黏度低優於黏度高。2支黏滯性阻尼器配置X型,在X、Y、Z軸與最大加速度4項,最高可減震56.29%,27.55%、57.80%、53.06%。對鋼骨結構模型減震效果:配重220克最大加速度減震23.83-33.38%,不同配重差異性不大。不同樓層最大加速度五樓的減震最佳28.79%-35.52 %。裝設1、2支阻尼器减震效果19.88%-29.99%,並非裝設越多阻尼器減震效果越佳。

香菸、檳榔對鼠婦趨避行為的影響

本研究以多霜蠟鼠婦為對象,探討香菸與檳榔對其趨避行為的影響,以了解隨地丟棄的菸灰、菸蒂、檳榔汁及檳榔渣是否會改變土壤中微小清除者的行為。研究結果顯示,香菸中的菸草、菸灰及濾嘴,市售白灰檳榔嚼塊,以及檳榔嚼塊中的荖葉、荖花、白灰、紅灰及檳榔果實,皆對鼠婦有驅避效果。當土壤出現這些污染物,鼠婦會產生忌避行為,傾向選擇在無污染的區域內活動,並減少探索受污染的區域。本研究證實香菸及檳榔嚼塊對生態環境造成危害,不僅污染土壤,還改變生態系統中小型清除者的行為,此實驗為環境保護提供了重要科學依據。

潮間貝包客--淡水河口棲地特性對貝類分布的影響

本研究探討社子島頭至漁人碼頭貝類分布與棲地類型、距河口遠近、水質、土壤特性、土壤重金屬、季節的相關性。研究結果,貝類主要棲地 4類:礫石、泥沙、軟泥、水筆仔林潮間帶,共發現60種貝類。影響貝類分布因素依序為:多元地形、適合土質、水體情況、環境穩定性、棲地面積、潮線長度、季節等。水質檢測與貝類生物指標:水質汙染程度越上游越嚴重。土壤重金屬檢測:越上游汙染程度越嚴重,比對2023年研究濃度 無升高。重金屬含量:紅樹蜆體內與水樣比較,鉛為33倍、汞為100倍、鎘為33倍,重金屬會在貝類體內累積。秋、春季貝類種類與數量略多於冬季。棲地惡化時,貝類會消失或 利用貝卵遷移到適合棲地環境生長,因此可作水質、環境生物指標。

漢行無阻,蜿蜒曲折

從國立臺灣科學教育館《科學研習期刊》的一道題目中,我們開始研究矩形方格的路徑問題,透過對路徑的分類整理,由簡入繁循序漸進,讓我們有撥雲見日之感。 我們從最少轉折數及其路徑著手,延伸到最多轉折數;從利用樹狀圖討論所有漢米爾頓路徑,到運用螺旋(轉90度)或迴轉策略(轉180度),透過其轉彎次數與轉折數的關聯,推得各個矩形方格的最多轉折數之路徑,並找出最多轉折數的公式。接著,我們分析矩形方格中有缺一塊的最多轉折數,利用路徑趨勢的轉角處與起終點,找出缺塊位置的最多轉折數與未缺塊的差異。 最後,我們試圖解出所有轉折數及其代表路徑,並整理其路徑間的關聯性,但其繁雜度又更高了,期許未來能一一解開這些問題。

又大又通透的銨明礬結晶寶石之研究

想做出又大又通透的銨明礬結晶,在濃度上可以選擇15g/100ml,因為濃度太高會凝聚在一塊,顏色不透明;濃度太低則無法形成結晶。 冷卻速度太快,結晶體積會變小;而冷卻速度太慢,會造成結晶偏白且體積也變小。所以使用保溫袋做適度保溫是不錯的選擇。 另外減緩蒸發(結晶量少、尺寸小)、使用蒸餾水(各方面與自來水差異不大)、重複養晶(體積增加、但透明度減少)以及流動(量多但細碎)等變因影響都不是很正面。 適度添加硼酸、稀硫酸及溶解溫度降低可以提升透明度;而氯化鈉與硼酸(溶解溫度60℃)的添加則會提升結晶的尺寸。最重要的是總量增加(濃度不變)的方式不僅可以讓結晶的尺寸、數量皆增加,而透明度也很高,是體積增加但 透明度不減的關鍵!