全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

臺灣氣候變遷現象探究

本研究是探究臺灣在1998~2021年的氣候變遷現象,主要是以國小學生生長階段的視角將中央氣象局臺北、臺中、臺南測站的氣溫和降水觀測資料分組和統計,藉以比較近6或12年與出生前12年或氣候平均值的差異。結果發現:氣溫方面,三測站近年各月平均氣溫多為加劇上升,出現警報高溫的時間倍增,並以5、6月和臺北測站最顯著;日最高溫和最低溫的眾數落點皆上升1℃,但三測站日溫差升降趨勢完全不同。降水方面,三測站近年的降水增減趨勢不同,但各月平均降水量距平值皆小於50mm。此外,扣除颱風影響,豪雨等級的強降水發生次數在三測站都有增加,並以臺北測站豪雨占強降水比例增加12倍的變化最劇烈。綜合上述,可以得知臺灣近年的確發生劇烈的氣候變遷。

表面電漿共振和光譜紅移檢測類風濕性關節炎的物理探討

本研究結合手機發展出一個檢測類風濕性關節炎的新方法。此研究使用奈米結構式的表面電漿共振晶片,藉由血清中的抗體接合後光譜紅移現象分析結果,將其用於檢測類風濕性關節炎。我們先用可與類風濕性關節炎的抗體結合的peptide修飾晶片,測量不同濃度下光譜紅移量的差異,找出紅移最明顯的檢體濃度,以此濃度配置我們之後實驗的檢體。接下來分別使用matlab分析歸納出發病與未發病之間光譜波長紅移量的差別,和架設手機拍照後用imageJ分析紅光強度兩種分析方法測量不同檢體,判斷其是否發病。從實驗結果發現,稀釋至原本濃度10倍的檢體紅移量最明顯,且使用imageJ分析紅光強度的數據比使用顯微鏡測量光譜波長的數據準確且穩定,前者可以明顯檢測出是否發病。我們希望將這種方法推廣到第三世界國家和農村地區,為他們提供一種更省時,更具成本效益的方法來測試類風濕關節炎。

登革熱潛勢即時觀察系統

本研究藉由非接觸驗電的方式測量捕蚊燈電到蚊子的次數,經測試發現使用0.06mm,5cm x 7cm鋁箔作為天線最佳,偵測訊號參數設定在1420%~6440%可有效偵測不同位置電擊到的蚊子。最後製造出外掛式主機,加裝在現有的捕蚊燈進行蚊子計數,顯示在LCD螢幕上,同時上傳ThingSpeak和LINE通知。每一台主機都可以直接外掛在捕蚊燈上,在同一地區進行大量設置,可以以即時統計電擊次數,了解該地區登革熱潛勢。

海綿保保之麥膠蟲蟲

經過觀察發現,大麥蟲吃塑膠的很少,但是比較容易化蛹;所有的大麥蟲生長、長度跟寬度,容易忽大忽小,經過測量,牠們蛻下的皮沒有重量,跟蛻皮沒有關係,我們猜測每隻大麥蟲,都是獨立個體,有自己的個性或喜歡吃的東西、生活環境和溫度,都有些不同,生活情形普遍行動緩慢,愛躲在海綿或保麗龍的物體下面或麥麩中。 在相同時間內,吃保麗龍、海綿、塑膠、麥麩及海綿的化蛹一隻,,吃保麗龍塑膠的化蛹兩隻,吃麥麩及保麗龍、海綿及塑膠的化蛹三隻。食物中帶有塑膠類,大麥蟲會比較容易化蛹,反而是原本的食物麥麩,大麥蟲相對化蛹較慢。各曲風音樂都是保麗龍吃比較多,戲腔曲風分貝起伏最大,蟲會吃比較多塑膠,但相對的,會讓蟲被吃得數量增加。

二維材料/有機半導體複合材料高靈敏有毒氣體偵測

空氣,含有許多有害物質,像是懸浮微粒、二氧化碳、含氮化物等,當我們深入探討空氣汙染的相關資訊,就了解到二氧化氮正是空氣汙染中最危險的氣體,更是造成許多疾病的原因之一。因此,我們決定製作以偵測二氧化氮為主的感測器。經由文獻探討,使用MOS2/PPy複合材料製作空氣感測器,先以水熱法製作二硫化鉬,再以化學沈澱法將PPy結合成感測器。在SEM及XPS材料特性分析中證實MoS2/PPy異質結構有效合成,然後利用此感測器對二氧化氮吸附與脫附的時間及感測器響應值,了解其效能;最後,探討二氧化氮吸附機制,了解感測器偵測原理。我們希望藉由此研究,提高感測器靈敏度,進而加以改善,越靈敏的感測器則越能及時探測有毒氣體,將有效爭取時間做好危機處理。

車用開門快速預警裝置

由於台灣汽、機車數量逐年攀升,且人口密度高、道路窄小和停車位不足,使得人、車爭道和兩車併排等現象層出不窮,導致汽車駕駛人或乘客在開啟車門時,未注意後方來車造成碰撞的傷亡事故屢屢發生。有鑑於開啟車門不當事故頻繁,本研究提出一個基於達靈頓電路(Darlington Circuit)的快速且成本低之車門開啟預警系統,當汽車駕駛人或乘客碰觸車門內把手內側的軟式觸控薄膜開關時,系統即會啟動欲開啟車門側的門外警示燈和車後方向燈光閃爍,以提早預警行人或機車騎士,同時,汽車A柱內的警示燈、蜂鳴器會同步閃爍和鳴響,以提醒汽車駕駛人或乘客注意後方車輛避免碰撞,保障用路人安全。

風驅電「極」- 陣列式無扇葉風力發電機

「無扇葉風力發電」是一種新型的能量擷取研究,透過渦流引起的震動將風能轉換成電能。傳統渦輪式風力發電利用風推動扇葉旋轉發電,受限於風向、成本、噪音及體積等問題無法在內陸得到普遍。先前已有外國公司發表初步的機構設計與發想概念,但目前仍只能針對單一風向進行發電。本研究提出新型機構設計,有效的運用了多方向風源,降低了風能的浪費。為了瞭解渦激振動與各項變因之間的關係,我們設計了多項實驗,藉由影像分析軟體Tracker,得出不同風速下桅杆晃動振幅與頻率之關係,並利用實驗分析採集器LabQuest 2,精確的得出單位時間內的平均流速與電壓變化,獲得流速與電壓頻率特性。 根據實驗結果,隨著風速的增長,電機產生的峰值電壓會有2次方的增長,且桅杆晃動頻率與風速和支點位置並無直接關係。

天菜組合

本研究旨在探討自創ETF投資組合之策略。藉由比對現今台股前六大原型ETF之持股明細分析,找出這六檔ETF的持股交集狀況,發現交集六者的有3支股票,而交集五者的則為18支。能夠在這六檔ETF中出現,該公司之股票勢必有一定的潛力,而交集數愈高者,表示該股票愈具公信力。因此,本研究分別將交集五、六者的股票,分別以定期定額每月兩萬元計算近3年來的投資報酬率,比較投資ETF與投資此21支個股的投報率。 本研究將市值作為權重分配依據,收錄在前六大ETF中,交集六者與交集五者的21支股票,並計算近3年來在每個月第一個交易日的收價,以定期定額每月兩萬元的方式投資,最終將所有累積的持股,以2020年9月18日的收盤價計算總市值,並加入所有持股的配息金額,計算自創ETF的投資報酬率,期望能打敗前六大ETF,建構理想的ETF天菜組合。

結合費氏數列應用於腳踏車平面拼圖塑膠模型之共用模座與頂出設計

塑膠射出是塑膠製品中最基本的製造方法,塑膠原料經過融化以後進入模具內等產品冷卻以後再由頂出板與頂出銷頂出產品,然而在頂出的過程中頂出銷需要擺放的位置需要由產品的形狀和排列方式而定,造成每一組塑膠產品都需設計不同頂出位置,所以進而嘗試使用費氏數列的方法來排列出頂出位置。 參考市面上的塑膠模具發現,大部分塑膠模具都有不同的頂出位置,為了因應不同的產品而設計,故本次利用腳踏車平面拼圖塑膠模型設計頂出費氏列設計裝置製作腳踏車拼圖,所以在設計塑膠模具中可以降低頂出排佈困難,減省時間也節省材料的花費。

「蝕」破天驚~超聲波場中空蝕效應之破壞情形分析

本實驗使用超聲波洗淨機為主體,將鋁箔紙放入腔內振盪,引起腔內液體產生空蝕現象並損壞鋁箔紙。我們使用分析軟體研究不同液體條件對鋁箔破壞的影響,以找出最佳清洗效果。 研究結果顯示,黏度越大的液體造成的破壞面積較小。這結果可以從Brabec和Mornstein(2007)的實驗中解釋,因為黏度增加會使空蝕閾值提高,也就是發生空蝕現象的條件變得更苛刻。溫度低下破壞程度較嚴重。 通過實驗和壓力感測器,我們發現超聲波在洗淨槽中以駐波形式產生空蝕現象,且破壞最嚴重的地方位於壓力變化最大的節點處。然而,由於超聲波洗淨機不是封閉系統且邊界條件複雜,無法精確推測表面情況。因此,我們希望透過建立數學模型來完善實驗。