全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

日羽聚增-變焦控溫太陽爐研究

如何協助非洲落後國家發展太陽能,解決日常生活的煮食是當今最熱門的話題。根據生活科技課本所學,太陽能的應用分為太陽能光熱及太陽能光電轉換,為了利用太陽能實踐低碳生活,我們嘗試製作各類聚光太陽爐,並比較其運作差異,了解如何提升太陽爐的效率,進而設計一款有別於市售的變焦控溫複合式太陽爐,大膽的提出改變距離的變焦方式來控制溫度,有效整合菲涅爾透鏡與凹面鏡,達到雙邊同時加熱之聚光太陽爐的設計。另外,搭配360度升降的聚熱旋轉雲台之輔助,讓食材有效均勻受熱,同時考慮天氣不穩的因素,結合太陽能板所提供的電力能源,供給ZVS低壓高頻加熱器,輔助聚光太陽爐的不足,根據不同食材提供多元性的烹調方式,並縮短煮食的時間。

Who焦蝦? 社會經驗對螯蝦壓力反應行為影響之初探

本研究嘗試以螯蝦動物模式探討社會經驗多寡與性別差異對其面臨壓力反應行為的影響。我們成功建置隔離獨居、集體群居之養殖系統;設計競技缸試驗來觀察螯蝦面對優勢個體的互動行為,再透過十字迷宮試驗進行螯蝦壓力反應(類焦慮行為誘發)之評估;此外,我們發展簡單的影像分析方法來解析影像數據。結果顯示,社會經驗(集體群居或獨居)與性別都會影響螯蝦面對優勢個體的互動模式與壓力反應行為,且性別差異的影響力較明顯,公螯蝦有較高比例的迴避、戰鬥狀態,母螯蝦互動以推擠為主,此外,社會經驗多的小公蝦可能因能迴避生存威脅、處理面對優勢個體所導致的壓力,而更趨於探索環境。

內皮素對稻田魚(Oryzias latipes)胚胎適應酸環境之調節

哺乳類的內皮素(endothelin-1 ; EDN1)與其受體endothelin receptor B己知可共同參與腎臟排酸功能之調節,在魚類的表現上,亦有研究指出EDN1會影響到斑馬魚的排酸。本研究中以廣鹽性魚種稻田魚(Oryzias latipes)仔魚為實驗對象,經6小時以上時間酸處理後其體表排酸量皆顯著增強,且經6小時酸處理後,仔魚rhcg1及內皮素受體EDNRA2的基因表現量也顯著增加,並發現當弱化(knockdown)仔魚的endothelin-1基因後,其體表排酸量顯著下降,證實endothelin-1對仔魚排酸作用有直接的影響。而當仔魚endothelin-1的基因表現被抑制後,其離子細胞密度以及離子通道蛋白基因表現不受影響,推測內皮素並非以增加離子細胞的方式影響排酸,而是藉由轉譯後調控途徑,使其排酸功能增強。另外本研究中再將6小時及7天酸處理實驗結果比對後,推測當稻田魚仔魚面臨短期或長期酸環境刺激時,內皮素調節機制亦略有不同。

自製磁浮馬達應用於發電機之研究

本組實現一個結合磁浮模組、馬達模組及發電模組之自製磁浮-馬達-發電實驗平台Maglev-Motor-Generator (MMG),探討法拉第定律及摩擦力影響。首先,將實心圓鋁柱加工製成感應-同步合一的同軸轉子,再將強力磁鐵崁入圓鋁柱轉子表面及兩端,並藉由下方固定磁鐵斥力達到磁浮懸空之目的。另外,透過變頻器驅動定子旋轉磁場帶動磁浮轉子與旁邊線圈切割磁力線以驗證法拉第定律及發電與轉速關係。為了提高磁浮穩定,磁浮轉子一端以擋板限制其位移量,調整磁鐵角度、磁力大小來達到穩定之磁浮支撐力,並探討在不同材料擋板下,摩擦力對磁浮轉速的影響。 本作品利用上課所學知識,建置MMG實驗平台來探討轉速與摩擦力及發電關係,最後將研究結果加以分析及驗證,達到科學實驗之目的。

Shoot!圓錐曲線神射手

本研究主要提出新的圓錐曲線製造方法。首先,若B0B1B2B3B4為三梯五點形,則其頂點必落在一拋物線Γ上,且B0、B1、B2、B3、B4也會落在與拋物線Γ的軸平行的五條等距平行線上,當固定其中四點而改變其中一點在平行線上的位置時,則會出現橢圓、雙曲線、二相交直線與二平行直線。第二,由一個點列l(Ak)k=14 往平面上一點B0投射,滿足→BkB0=k→B0Ak得Bk,k=1,2,3,4,依→A1A2:→A2A3:→A3A4的不同比例,{Bk}k=04會落於不同二次曲線上。第三,我們分別分類兩個線束基線夾角與線束中心在平面上的相對位置、兩個基圓上點與點的角度與圓心的相對位置,用以製造各式的二次曲線。最後,我們定義了三個線束特定的對應方式,得到六個對應點共橢圓的性質。未來,我們希望能探討更多個線束的對應結果。

細辛改善腦創傷引發失智症之潛力評估

腦創傷(TBI)為阿茲海默症(AD)高風險群,其病理機制尚待闡明。已知中藥細辛具抗炎效用,是否具神經保護效果仍未知。本研究目的是探討細辛對TBI療效及其作用機制。以氣壓誘導神經元損傷,給予不同濃度細辛以評估神經元存活率,以酵素免疫吸附法評估發炎激素(甲型腫瘤壞死因子;TNF-)及抗炎激素(介白質素-6;IL-6);西方墨點法分析AD相關分子,包括類澱粉樣蛋白(A)、類澱粉樣前驅蛋白(APP)、切割酵素(BACE1)及細胞死亡蛋白(MLKL)表現,以流式細胞儀分析神經元死亡型式。結果發現,細辛能增加神經元存活率,降低TNF-、A、BACE1、MLKL表達及壞死性凋亡,提升IL-6及維持APP表現。因此推測,細辛可有效降低神經發炎反應、促進抗炎激素表現,改善AD相關風險分子表現,以達到神經保護作用。

探討芒果炭疽病菌對光的感應及反應

愛文芒果是台灣重要經濟果樹,其對炭疽病卻甚為感病,是芒果產銷上一大問題。病原菌在生長及感染時受外在環境影響,因此本研究希望藉由分析芒果炭疽病菌野生型菌株與光敏素突變菌株之發展、耐乾燥能力及致病能力等試驗去探討芒果炭疽病菌對光之感應及反應。本研究發現黑暗培養可抑制炭疽病菌產孢,但同時可促進發病、生長及孢子發芽,黑暗培養所獲得孢子對乾燥逆境有較好耐受性;藍光會抑制所有菌株生長及產孢,光敏素的缺失影響四種光源下孢子發芽及遠紅光下產孢。分析光敏素基因的表現量,發現於黑暗下表現量最低而遠紅外可誘導基因表現。本研究為芒果炭疽病菌對光感應及反應之首次研究報告,期望本研究成果可提供於芒果採收後儲藏之病害管理。

蜂情萬種-探討五種蚜蟲寄生蜂與四種蚜蟲的交互關係

本研究主要了解(1)五種蚜蟲寄生蜂對蚜蟲的偏好(2)寄生蜂之間的競爭關係(3)寄生蜂與蚜蟲族群的動態。不同種類的寄生蜂對蚜蟲種類有不同的偏好,細長脛蚜繭蜂偏好棉蚜和稻麥蚜。岐阜蚜繭蜂偏好馬鈴薯蚜及偽菜蚜。廣三叉蚜繭蜂偏好棉蚜。異足蚜小蜂無明顯偏好。柯曼尼蚜繭蜂偏好棉蚜。同種蚜蟲中,寄生蜂偏好高齡期個體。不同種類寄生蜂演化出不同層次的競爭力以共存於自然界中,成蟲或幼蟲都可能出現競爭現象。競爭的結果使寄生蜂傾向利用不同寄主,亦演化出不同的寄主專一性。最後以Nicholson-Bailey模型為基準模擬寄生蜂與蚜蟲的數量關係。透過模擬結果能精確估計寄生蜂數量以達到最佳防治效率。寄生蜂數量充足時,可將寄生蜂分批施放以加速防治蚜蟲。

粒粒皆吸附 - 便攜式節能PM2.5淨化器之研究

本次研究中,我使用Arduino 單晶片微控制板自製了細懸浮微粒偵測器,用來測量PM2.5的穿透率,以達量化懸浮微粒的效果,實驗中發現,使用摩擦起電的方式因為電場太小無法有效吸附懸浮微粒,接著使用平行電網,發現吸附能力與電壓與總表面積有關,因而改採電纖維通以高壓電的方式進行濾淨,其吸附率約達52%。在整個實驗中我使用Arduino單晶片微控制板控制數據的擷取、分析,與節電系統的調控,做出了一個兼具輕便、低成本、與節電環保的懸浮微粒清淨器。

好「菇」到~探討光質對菌菇生長之影響

本研究使用LED燈進行食用菌菇栽培之生長實驗,採用波長430nm的藍光LED與波長660nm的紅光LED,製作12顆藍光、12顆紅光、3顆藍光9顆紅光、3顆紅光9顆藍光與6顆藍光6顆紅光五種組合燈,再搭配12顆白光形成六種不同的光質組合,探討不同光質與不同光照時間對藍寶石菇與補血珍菇子實體生長的影響。 研究結果顯示:綜合考量光質與光照時間,光照時間4小時且藍光為主的光照條件對藍寶石菇子實體數量、重量與蕈傘面積的生長效果最好,而光照時間8小時且藍光為主的光照條件對補血珍菇子實體數量、重量與蕈傘面積的生長效果最好。