全國中小學科展

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臺灣

有「膠」無痕-乾式膠帶的製造

市售膠帶為了讓黏性增加會塗上黏膠。本次科展我們研究製作可重複用無殘膠的乾式膠帶,其實驗分為如何製作乾式膠帶,以及比較校內樹葉、生活用品與塑膠材質為模版製作的膠帶。實驗結果發現便宜的白膠可做為乾式膠帶的主要原料;而表面越光滑平整的樹葉所製作出的膠帶掛重會越重;生活用品以塑膠材質做出的膠帶掛重最好;我們也發現塑膠模版分子含有氧原子或具極性所製作的膠帶掛重較高,其中又以聚乳酸(PLA)作為模板所製作的乾式膠帶掛重最佳,單位面積掛重為415g/cm2。為了取得方便,我們以聚碳酸酯(PC)為模版,將白膠加入適量過濾水所製作的膠帶掛重最高(單位面積掛重>541.83g/cm2),最後我們也將所製作的膠帶成功黏貼在鐵櫃、冰箱、白板、磁磚上掛重。

Predicting the Binding Affinity between Medicine and Estrogen Receptor Beta

Recent studies showed that the probability of Taiwanese females developing breast cancer has risen dramatically over the past 30 years. We are now facing younger and more breast cancer patients in Taiwan. What makes the matter even more severe, is the fact that patients that take cancer treating medicine will suffer from its serious side effects, some may even lose the ability to reproduce. We hope to develop a new system that can help doctors and researchers develop new medicine for treating breast cancer, the way medicine cures cancer tumors are by attaching onto the infected cells’ receptors. After collecting MACCS data (converted from SMILES), the dataset will be used for training the machine learning program. Due to the problem of insufficient training data, we used an ensemble method to generate our machine learning model. Among the three basic ensemble techniques, Max Voting, Averaging, and Weighted Averaging. we selected the max voting technique to perform the prediction for this research. We created two separate datasets, positive and negative, the two datasets will later be used as training data for the program. We weren’t sure of the ratio of positive and negative in the training data, therefore we compare 40 different ratios and evaluate the results. By comparing the accuracy of the models, we found out that when the ratio between positive data and negative data is 1:3000, the machine learning program will have the highest precision. After we created the final model through voting among the 1000 models generated, we evaluate the precision of the model through the following methods, AUC, precision, recall. The ultimate goal of this research is to assist doctors and researchers shorten the process of developing and testing new medicines.

神奇魔法牆-尋找最佳氣泡牆模型

近年河川或海上塑膠垃圾與油汙對環境造成傷害,解決環境污染備受重視。近期荷蘭用-大氣泡屏障,成功將塑膠垃圾阻攔,因此我們興起了「尋找最佳氣泡牆模型」。本研究目的為:分析「氣泡牆形狀、氣泡間隔以及氣泡大小」是否影響攔阻效果。結果發現:1.凹向水源300弧線氣泡牆攔阻效果最佳;2.氣泡越小間距越小,攔阻效果越好,此與荷蘭研究員論點相呼應;3.相較於形狀固定的塑膠垃圾,形狀會變的油汙較難攔阻;4.具厚度氣泡牆,攔阻效果更勝多道獨立的氣泡牆;5.「緊鄰的兩道300弧線氣泡牆」的攔阻效果是目前我們所做的模型中效果最好的。因此我們建議,未來在實際運用氣泡牆攔阻汙染源時,可採用此模式解決環境污染問題。

塑土成筆,筆筆出色

市售的黏土經塑形後,只能當擺設而不能當色筆使用。因此本研究想依黏土混色比例做造型,且黏土乾了又可當粉彩筆使用,以實現黏土再利用的價值。實驗發現: (1) 若以市售各式白色黏土直接添加染料混合,乾燥後仍無法製成色筆。 (2) 若以2:1的高嶺土與碳酸鈣混合,添加礦物染料或植物染料和適量的純水,除了可 調製成塑形黏土,還可當粉彩筆、水彩和粉筆使用,而植物染料則以蘇木效果最佳。 (3) 若添加不同比例的澱粉類黏著劑,可製作出硬式和軟式等不同特性的粉彩筆。 將本研究研發的紅、黃、藍、白黏土,依不同比例混合,可製作不同色相、明度和彩度的色筆,實現動手自製色筆的樂趣,也可用於板書與不同風格的作畫,既經濟又實惠,非常值得推廣。

從振興三倍券探討稟賦效應與MPC之相關性—以桃園市20-29歲為例

本研究旨在探討稟賦效應在人類日常生活中是否存在,以我國振興三倍券為研究標的,探討不同情境下稟賦效應存在與否,以及與邊際消費傾向的相關性。本研究以桃園市20至29歲者為研究對象,利用網路投放問卷,有效樣本數共170人。研究發現在各情境中,僅對居住的稟賦效應皆顯著存在。若整體來看,各交易貨幣之情境皆幾不存在顯著稟賦效應,對物品產生的稟賦效應強度亦無顯著差異。研究得出研究標的的邊際消費傾向約0.6169,不計商家促銷則約0.3574,顯示商家促銷對邊際消費傾向影響極大。最後就稟賦效應與邊際消費傾向的相關性而言,我們認為稟賦效應的強度與邊際消費傾向的大小大致上並不相關。

以藻類淨化畜牧廢水並進行後續藻體加值利用

畜牧廢水中含有大量的氮、磷,排放前需先經過適當的處理過程。本研究利用五種不同的微藻藻株SU1、TU5、ESP-6、Tai-03、FSP-E來淨化畜牧廢水。先將上述五種藻株放入BG-11培養基中,觀察五種藻株的生長曲線和氮殘餘量,其中SU1的生長速率是最快的,但五種藻株最後一天的氮殘餘量是差不多的。再將SU1放入不同濃度的畜牧廢水,觀察藻株對廢水處理的表現,包括氮、磷的去除率、生長曲線、化學需氧量的變化等。最後將在廢水中生長最佳的藻株大量生產,並利用微藻中所含的養分製成液態肥料,提供植物生長所需養分,觀察植物的生長速率及外觀、判斷微藻液肥是否有效促進植物生長。種植後發現適量的液肥確實能夠加快植物生長速率並且順利的生長。

垂柳擺盪婀娜姿-探討柳擺的擺動原理

本實驗目的在探討彈性棒狀體受剪應力的效果。觀察碳纖維棒在水平放置時,給予剪應力作用所產生的變形及振動。我們發現碳纖維棒在截面積大、長度短、受剪應力較大時,會產生較大的剪力彈性係數。此外在碳纖維棒長度越長時,週期及振幅越大。剪應力越大時,週期不變且振幅變大。向下角度越大時,週期不變且振幅變小。無論何種情形下,左右振幅皆大於上下振幅。當擺動物體重心遠離受力點且受力與碳纖維振動方向相反時會產生共振效果。而擺動物體重心靠近受力點且受力與碳纖維振動方向相同時會產生共振效果。週期0.6秒的擺動物體上,半徑為0.3mm、長度為24cm的碳纖維棒會產生最佳的擺動效果。

海葵白化藻知道~海葵體色之影響因素探討

林園濕地的海葵水溝區有美麗海葵存在,引起我們想探究海葵白化因素,並以RGB值量化海葵體色,以白化趨勢值比較體色變化。實驗發現美麗海葵生存的耐受範圍為鹽度3%~6%、溫度12~37°C度、pH值6.4~8.5。海葵體色體柱顏色較觸手深,環境不適時觸手變化快速。海葵體內共生藻需吸收不同波長的光,照單色光白化趨勢值紅≒藍光>綠光,照綠光組白化較為緩和;26°C適合海葵生長,低溫21°C組白化趨勢較高溫組明顯,不同溫度有不同的優勢藻類;以打入CO2調製不同pH之海水,結果顯示pH小於6.4不利海葵生存,酸化的海水使海葵體內蟲黃藻很快釋出,是造成海葵白化的重要因素。結果可應用在以影像即時監控海洋生物,將體色轉換成數值以了解其白化趨勢及時掌握環境變化。

鰭門遁水—仿生魚鰭於船隻航行上的應用與探究

以仿生魚尾鰭做為船隻推進裝置,探究對船隻運動的影響。用自製船體拍攝其運動影片加以分析,依各實驗探究目的比較其平均速度、波峰加速度平均值、平均或最大推力。仿金槍魚與仿石斑魚尾鰭各在適當的軟硬材質、擺動幅度及頻率下可得最大推力。考慮船舶使用情境的多元性,故選用形狀介於兩者間的中間型尾鰭,配合渦流觀察,進行後續探究,結果發現:以1/2前翼展2.5公分、中軸長4公分的尾鰭,加裝12公分木籤作為連桿,可有效提升船隻的平均速度及最大推力。比對渦流運動得知尾鰭推力與渦流完整度,噴流效果相關。加裝適當破阻裝置能有效降低阻力,使前進合力顯著提升。由雙尾鰭實驗得知兩尾鰭相反位相擺動可同時提升船隻平穩度及推力。

多模式步態復健視覺提示系統與其提示參數自動最佳化

臺灣已進入高齡社會,步態復健對於亞健康及慢性病族群極為重要,以帕金森氏症患者為例,他們常行走困難且容易跌倒。提升跨步品質的視覺提示是非常有效的協助方式,但臨床多仰賴治療師在地上貼膠帶或擺物件,調整不易且只受限於特定場所,因此居家自行照顧困難。先前已有研究開發出輕便可攜的裝置,能調整視覺提示,但每位使用者對不同提示模式的反應不一。本研究提出創新方法解決治療師手動調整的問題。以低成本周邊所建置的系統已能即時無線的變換不同提示模式、調控其參數,和自動計算各步態參數。其使用MG90s伺服機調整投射角度、霍爾式旋轉角度計裝在輪子上測量位移、Wi-Fi無線接收及操控參數。已經完成自動化探索使用者能力,並作最佳化的視覺提示設定。讓使用者不必出門,居家使用時,皆有最佳的視覺提示設定,得以更短的時程達到更好的復健效果。