全國中小學科展

臺灣

砧材實料

比較了市售不同材質的砧板耐用程度,發現木材砧板會因為較易吸水而比其它材質的砧板更易發霉、變形、膨脹斷裂,為了改善這些問題,我們進行了木材改質的實驗,化學改質方面使用聚乙二醇(PEG)來填充細胞腔,降低細胞腔內可容納水分子的空間,進而減少因含水率高引起木材變形、發霉、劈裂等劣化情形;物理改質則利用熱壓縮的方式,提高木材的密度,增強表面的密緻度且減少細胞的空洞,亦有減少含水率的效果。希望藉由使用安全、安心、無毒的方法將木材效能提高,讓改良後的木材在使用上更加便利與耐用,也不需擔心像塑膠有毒性和環保的問題,成為製作木食器用品的最佳首選,亦可提高台灣中小徑木製材使用率的提升與國產材的應用拓展。

飛「波」傳「電」~6V電池直流電源之無線電力傳輸與充電

我們使用了直流電源進行感應電流的測試,結果發現直流電源因為電流穩定,所以無法產生感應電流,只有在打開電源或關閉電源時才會有。於是我們用打點計時器設計了自動開啟與斷電的裝置,使直流電不斷地開啟與斷電,造成源源不斷地感應電流,但此裝置的輸出功率太小。接著我們使用了簡易的振盪器形成振盪電路,使直流電可以有交流電的效果,透過許多測試,最後利用細線編織而成的麻花辮來繞線圈,解決因集膚效應所造成的損耗,接著用倍壓式整流電路,將交流電轉成直流電,使原本的傳輸效率大大提升,最後再透過鋁片的反射,使接收線圈的效果再度提升。

懸崖勒馬測定法-摩擦係數

本實驗在木塊最上方綁一條棉線以砝碼拉動之,而木塊啟動後可能傾倒、停不下來或停止。我們觀察木塊在不同因素下啟動後能停止的情況,並依據觀察結果推測造成其停止的因素,我們的理論所運用的變因有木塊對砝碼的重量比值、棉線綁在木塊上的高度。我們在不同條件下,以手機錄影並配合軟體Tracker追蹤木塊啟動到停止的位置與時間的關係,再經由牛頓第二運動定律、動摩擦力公式結合推導出木塊的運動公式,並將此公式寫入Excel以疊代法演化出位置、速度及加速度隨時間的變化,將所得到的理論值和實驗結果數據加以討論,並建立有限制條件下的懸崖勒馬測定法-摩擦係數模型及其不確定度的探討。

晶圓廢棄物處理新方法

近幾年已進入太陽模組退役的高峰期,比較現行主要回收方法,在乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)處理過程中會產生危害環境物質,因此研究低毒性、易處理的EVA移除技術,減低環境負擔,是值得開發的技術。研究以上層利用高溫燒斷交聯鍵結,失去交聯的EVA再以二甲苯溶解;下層使用鹽酸輔助水分子與EVA碰撞,破壞聚合單體間的鍵結。水解的過程中產生的溶液,則根據離子特性以沉澱、氧化還原鑑定,以利規劃完整回收再利用。 破壞上層交聯結構所需鍛燒兩次各200℃、1.5小時,再置入二甲苯中震盪2小時,同時可去除背板。水解最佳條件為90℃、10M的鹽酸,在裂隙越多的模組效果越快。使用後的鹽酸中,必定有鋁、鎳離子釋出,導線破損還會溶出銅。依模組狀態分為較完整與破碎,破碎模組水解下層,輔助歐盟回收法;較完整的模組先破壞上層。水解時,產生的鹽酸溶液則利用離子交換樹脂處理,回收並減少二次傷害環境。

讓我們擁抱在雲端-具有線性振動觸感之體感服

“擁抱”在人際關係中扮演重要的角色,而觸覺經驗常常伴隨著豐沛的情感。本研究之應用核心價值是透過雲端科技,真實地傳遞「情感性的觸覺」。作品在衣服中安裝 Arduino Pro Micro與Bluetooth Communication Module,以線性方式控制微型振動馬達陣列的振動,利用手機藍芽連接體感服,透過4G或Wi-Fi與Google Firebase雲端服務連結,即時傳遞與交換控制資料。從實驗統計數據中分析馬達振動與觸覺感受的線性關係,建立具有重複性價值之微型振動馬達的線性系統參數。讓人們除了可以透過文字、語音及影像溝通,也可以透過體感服做遠距離的接觸與互動達到“擁抱”的人際關係。

水落石出-探討水流在不同障礙物形狀與排列下的流動現象

為了預防在溪邊戲水造成的憾事,我們模擬水流經障礙物的流動,計算波紋中心曲率大小,探討障礙物後方水流的狀況,發現如下: 水溫越高,水流越紊亂;若障礙物大小佔河道的1/3~2/5時,水流容易被吸入後方區域,較為危險;若障礙物越尖銳或水流與障礙物夾角約30度,障礙物後方流速差異大,也須特別注意。若前方障礙物較小或與後方障礙物相同大小時,前後排列距離較近,可能會有被吸入的風險;前面障礙物較大時,後方安全區域則會變大。若大小相似障礙物左右排列距離較近,須注意兩側水流;若兩不同大小的障礙物排列距離較遠,則須注意小障礙物附近的區域,有可能被沖擊的危險。盡量避免以上的狀況,以保護自身安全。

"啡"比尋常~研究咖啡渣紙容器之環保實用表現

2020年受新冠狀肺炎疫情影響,許多店家改用一次性紙容器,用完即丟,與環境保護背道而馳。因此,我們將廢棄的咖啡渣與回收紙結合,製作可重複使用的「咖啡渣紙容器」,並將用過的紙容器再次利用,作為可自行降解在土壤裡的環保花盆,甚至延伸應用到餐墊、紡織品、防撞墊、透水磚…等產品。 本研究將咖啡渣紙團以一體成型方式塑型,過程中添加糯米膠強化塑型的穩定度,並在紙容器外層刷上蜂蠟,結果發現咖啡渣紙容器在塑型、防水、耐溫、強韌、耐酸鹼與滿意度調查各方面表現均佳且穩定。 本研究之咖啡渣紙容器不僅可取代一次性紙容器,更可重複使用,甚至用後埋入土壤,有助於菜苗生長,有效達到「藍色經濟」之零廢棄、零排放的環保理念。

正義魔人-專用停車位警示系統

為了使身心障礙者及孕婦、帶小孩的爸媽們能順利地找到停車位,解決濫用身心障礙及婦幼車位的問題,所以我們製造出「正義魔人」系統。利用Arduino、RFID、超音波測距等零件,寫出程式碼,讓符合資格的人取得卡片後,能夠停在專用的保留車位,提醒沒有資格的人不得佔用。我們先製造出機器原型,然後完成具實際功能的一號機,而後改良語音警告功能及拍照檢舉功能為二號機。

逆轉黑暗

光線在我們生活中是不可或缺的,導光管能將在屋外的自然光導入屋內節省能源,而本研究將普遍固定不動的導光管結合本研究的追光系統改善固定角度的問題,讓導光管能垂直的朝向太陽,即可增加屋內的光線,本研究的追光系統運用三點接面的原理使用三個支架,透過推桿改變支架的高低形成不同角度的斜面來達成追光。

大「蟛」展翅,所向披靡

南美蟛蜞菊來自美洲,是耐旱、耐熱的菊科植物。這次實驗欲探討如此強大的外來種,若是遇上同為菊科的葉菜類植物–紅鳳菜、福山萵苣及茼蒿,是否會侵犯它們的生存空間呢?我們針對南美蟛蜞菊對此三種蔬菜,由種子到小苗的影響,及成熟個體間的生長競爭,加以研究。 實驗結果發現南美蟛蜞菊浸出液不僅會抑制其他三種菊科種子發芽;也會滲入小苗根部,造成小苗葉部枯萎;甚至還能滲入泥土中,影響菊科蔬菜的生長。南美蟛蜞菊葉部的葉綠素a、葉綠素b及葉黃素含量皆高於福山萵苣及茼蒿,且其根系總體積較大並分布較廣,能透過匍匐莖快速擴展其生存範圍,進而影響其他菊科蔬菜的生長。基於以上觀察,再次顯現防治外來種是極重要的任務。