全國中小學科展

臺灣

奈米氣泡水溶液導電度的測量與應用

奈米氣泡的大表面積比,表面帶負電,可以在水中停滯很長的時間等特性使得奈米氣泡水溶液異於一般氣泡水溶液。測量奈米氣泡水溶液的導電度,可得知水溶液的電荷密度,超聲處理時間可改變奈米氣泡水溶液的電荷密度,進而改變奈米氣泡水溶液的折射率、表面張力、以及黏滯係數。 利用兩個不同功率的超音波震盪儀(100W,43KHz;200W,40KHz)超聲處理氮、氧、和二氧化碳等三種氣體,震盪時間5分至30分,可以得到不同導電度的奈米氣泡水溶液。用自製的導電度測量器測量奈米氣泡水溶液的導電度;測量氯化鈉水溶液的導電度,用來和奈米氣泡水溶液的導電度做對照比較。 實驗探討超聲處理時間、水溶液的溫度、外加磁場的大小對導電度的影響;以及奈米氣泡水溶液的導電度對奈米氣泡水溶液的折射率、表面張力、以及黏滯係數的影響。

智能割草機

智能割草機設計為 推車式設計及安全性智能設計。刀片高度在大約6~7公分處。不同的切割位置會影響切割的力量,隨著角度越大,施力效果越小12V馬達配12V鉛蓄電池,施力效果最好。車輪要有突起,才能深入草地中,這樣車輪才能受力。需考量因應地形的穩定性。前輪越大,遇到坑洞可以直接通過。齒輪模組以1:6能夠有較大的拉力及爬坡能力。馬達上的齒輪與車輪上的齒輪接觸點上下接觸,可避免受到草莖或雜物影響。採用2個超音波分別設定邏輯,能有效避障,擁有最佳割草路徑。

伍拾元語音辨識系統

探討在低成本下,完成非特定人中文語音辨識的可行性,作品的特色如下: 1. 語音辨識系統:8K ROM、2.5K RAM、辨識率 80%、成本 50 元以下 2. 音節簡化:發音去掉聲音調後,再將同類聲音進行整併,整理出133 個音節→資料量是繁體13060 字數的 1 / 100 3. 資料庫化簡:使用整數的指數取代符點運算→資料量為傳統的語音特徵的 1 / 20 4. 語音辨識演算法:使用梅爾倒頻譜係數、隱藏馬可夫模型 5. 處理器:使用16位元的整數運算,可在低價的處理器上執行 6. 訓練用的語音:向中華民國計算語言學學會(MAT)購買純語音的資料庫

藏寶旋跡

從海盜藏寶的情境出發,主要探討旋轉角度和平均點與加權點之間的關係。藉由增加旋轉中心個數,改變旋轉角度或旋轉次數等變項,來探討固定點的存在性與加權點的軌跡變化。於研究過程中發現,操控旋轉角度的正負值、倍率及加入旋轉後伸縮,能讓動點與加權點(平均點)間的移動軌跡有相似圖形、繞圓、橢圓、內(外)次擺線及各種數學上未定義,我們稱之為n階行星與齒輪圖形等豐富有趣的現象變化;將問題延伸,除了旋轉及旋轉後伸縮以外,同時有多組不同伸縮在進行時,所得到的加權點軌跡會形成次擺線和向前直進(或在直線上滾動)的多層行星與齒輪圖形。推廣至空間中的旋轉,更可發現橢圓的軌跡。

格子點上選擇位置之性質研究

本文從一個現象開始:一群陌生人在坐一排座位時常不與他人鄰座,對此現象建立了一對數學模型探討。我們主要研究一維的情況下,能坐下的人數、以及若第一個人策略性的選擇,其至多能坐下的人數及策略、和隨著椅子數的增加至多能坐下的人數之變化。進一步地,我們將其中一個模型推廣到二維的情況,推導出在正方形的格子點中能坐下的人數。過程中我們先做一些預處理得到遞迴函式,然而常會遇到帶有高斯符號或是分段的遞迴函式,因此我們主要採取的手法是先猜出遞迴式的通式再歸納,或是利用調整法。最後雖然礙於二維以上的一般情況會因沒有規律而導不出完整的結論,但本文中我們做出了一些部分結果,未來也會試圖往更廣的情況突破。

「蕉」織「鞣」合~探討綠蕉鞣酸的作用及自製蕉鞣豆皮膠膜

本研究利用廢棄綠香蕉皮萃取鞣酸,開發出綠色優質產品蕉鞣豆皮膠膜替代塑膠類製品。首先探討綠香蕉皮溶出鞣酸的最佳條件,再將綠香蕉鞣酸與固態蛋白結合的產品,進行防水、收斂性、酸腐蝕試驗,除了組裝導電裝置以測試防水功效外,也參考課本改裝為強韌度及酸腐蝕測試工具。研究結果顯示綠香蕉皮在pH7溶液下加熱80-90度30分鐘,溶出鞣酸量最多;綠蕉鞣酸液與固態蛋白結合,對銅片形成保護層有較佳的防水能力,也能耐酸腐蝕及較強的韌性。根據防水、收斂性、耐酸腐蝕作用,用自製綠蕉鞣酸液浸泡豆皮並噴食用油後形成綠香蕉鞣酸豆皮膠膜改善乾裂問題,除了取代封口膜、保鮮膜,還可做成食用吸管,達到減塑目標是值得推廣的綠色優質產品。

花蓮的難堤-南濱離岸堤養灘效果之探討

受花蓮港東堤擴建後的突堤效應影響,花蓮北濱及南濱海岸的侵蝕現象十分顯著。為此,第九河川局增設了許多維持灘線的設施。本研究以等比例縮小仿造花蓮港鄰近區域進行實驗,發現花蓮港外海的波浪受到花蓮港東堤影響產生繞射現象,使南濱海岸受侵蝕的情形大於北濱海岸。因此,本研究主要針對南濱海岸離岸堤的建造對減緩南濱海岸侵蝕效果進行實驗。在我們的實驗中,我們發現離岸堤對於減緩海岸侵蝕情形有相當大的幫助。本研究另外改變離岸堤的擺設方式,試圖找出離岸堤對於減緩海岸侵蝕最佳的方法。我們的初步實驗結果顯示,當離岸堤與海岸向北夾135度以及排成 ︿ 型時,具有良好的抗侵蝕效果。

高效率藍光LED路燈的再改造及應用

行政院逐漸將全國的路燈更換成LED,又為了達到高亮度且省電的效果,多是採用100 lm/W以上的A級產品。這些高亮度的LED,在出廠的時候全部都被訂走做路燈,一般市面上買不到,零售的多是40 lm/W以下。但路燈只要有一小部分損害就要全部丟棄,有時只是變壓器壞掉而已。半導體的製程往往需要花費很高的成本,或是污染環境的代價,不該就這樣被丟棄。 本實驗嘗試著將路燈LED改造成植物生長燈。將路燈上的Y.A.G.螢光劑移除後,就是一個高效率的藍光LED。再塗佈LED專用的紅色螢光粉,使之發出植物生長需要的紅藍光,研究搭配不同的濃度或厚度,可發出不同比例的紅藍光。將所有實驗成品送至大學做積分球測量,發現自製植物生長燈電費與白熾燈相比可省下82%,與市售植物生長燈比較則省了37%。雖然LED專用的螢光粉很貴,但其實每顆所需的量極小。LED是回收來的,所以燈的成本很低,同時也省下可觀的電費。 五年前不太有人重視回收手機裡的貴金屬。隨著智慧型手機普及 現在卻可能是個大商機。同樣的,回收路燈再製成植物生長燈。隨著LED路燈全世界漸漸普及,回收再製高效率LED。未來會是個無限商機。我利用手工製作或許成果有限,但希望這個創意能被大家看見。

新種三尾扁蟲光行為與共生藻的互利共生

三尾扁蟲(Convolutriloba)至今尚無野生棲地的觀察記錄,本研究自水族缸裡採集的扁蟲經外型描述、無性生殖以及DNA親緣關係等比對結果,證明是台灣特有的新種。本研究首次於墾丁外海發現野生三尾扁蟲棲地,其多棲息於礁石洞口,與水族缸內散布情形大有不同,因此我們設計模擬棲地使其在黑暗與光照交替的環境下生存,確認扁蟲的自然分布乃是光避性(photophobia)與光聚性(photoaccumulation)彼此調節的結果。Shannon曾指出三尾扁蟲具有光避性與光聚性,卻未探討其原因。比較扁蟲以及其體內共生藻(Zoochlorellae)在不同色光下的生理現象,共生藻紅光下光反應效率高,而扁蟲在紅光下不具光避性;其他色光下共生藻光反應效率低,則扁蟲有明顯光避性。此項發現正說明了為何扁蟲會有光避性與光聚性行為,以及扁蟲野生棲息地位於礁石洞口的原因。

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。