全國中小學科展

臺灣

火炎山地質研究及土壤改良

火炎山屬頭嵙山層(頭嵙山位在豐原東南方),位於大安溪北岸,縣道苗130甲線上方,每次豪雨就發生土石流,對人、車都是極大的威脅,這次實驗主要探討火炎山的地質特性、土壤結構、找出土石流發生的原因,小組發現如果增加植被就能減少土石流,增加植被的方法有兩種:(一)種植適合酸性土壤的植物,(二)嘗試土壤改良,適合一般植物生長,所以我們就對火炎山土壤的物理、化學性質加以研究,找出不利植物生長的因素,加以改良,使植物得以生長,減少土石流危險,增加土地利用,並做好水土保持。

纏蝕鯨豚—— 露脊鼠海豚在馬祖的擱淺研究

本研究主要利用資料分析,了解影響露脊鼠海豚擱淺的原因;並且使用動態模擬實驗,了解露脊鼠海豚在海上被動漂移的路線和擱淺的分布情形。 研究結果顯示,1.在人為活動中,海漂垃圾堆積與鯨豚擱淺具有最大的相關性,但是不具有因果關係.從露脊鼠海豚的死因研究推論,漁業混獲與遭受撞擊(船擊)才是致命的因素。2.牛角澳有穩定的擱淺數量且包含幼體,可能與靠近露脊鼠海豚棲息、育幼活動場域有關.

虛境探定數

從撲克牌魔術中,發現了數字1~9的號碼牌利用3*3的排列方式,找出三組三位數值總和之數字和分別為9、18、27,可以藉由與9的倍數之差距猜出覆蓋的數字牌,並將此方法加以發展到數字1~6的號碼牌利用2*3及3*2的排列方式,找出其數值總和之數字和並猜出覆蓋的數字牌。

Lill Path之立體圖形應用

本文主要在探討如何將二維Lill Path的性質推廣至三維。和二維Lill Path的結論相同,我們證明若有一自原點出發的射線在多項式函數f(x)的三維Lill Path進行反射(依三維Lill Path反射規則),且此射線通過三維Lill Path終點,則其充要條件為f(x)=0有一實根(-tan⁡θ ),其中θ為射線與三維Lill Path圖形所夾的角度。我們仿照參考資料[2]的方式,證明了若多項式所對應之三維Lill Path圖形是封閉的,則其充要條件為此多項式有一因式為(x^3+1);同時,我們解決了參考資料[2]中教授所提到的一個問題:當路徑夾角不為π/2,且其三維ϕ-Lill Path圖形為封閉的,則其充要條件為多項式有一因式為 [x^3-(cos⁡ϕ ) x^2-(cos⁡ϕ )x+1]。

超越極限的鋰離子二次電池

本科展在於改良鋰電池正極材料LiNi0.8Co0.2O2的物理性質及電化學性質。一般商業化的粉體材料,通常經由傳統的固態混合法,將Ni0.8Co0.2(OH)2與Li2CO3混合燒結而產生的材料粉體,此粉體呈現不規則的粒子形態及表面結晶顆粒不均。一般來説,不規則粒子內部有嚴重的結塊與橋構,這現象導致粉體有很多空隙及流動性不佳。此外,球狀粉體比不規則狀粉體容易覆膜均勻。因此球狀結構將變成一個改善材料粉體LiNi0.8Co0.2O2的期望方法,本科展利用共沉澱法製備球狀先驅物Ni0.8Co0.2(OH)2,然後再比較傳統的固態混合法,與本科展設計的溶液分散法及共沉析出法,三種不同方法所製備出來的粉體材料的優劣性,經過實驗證實,共沉析出法所製備出來的材料粉體,有最好的電容量與大電流放電能力及循環壽命,是個良好的改善材料的方法;反觀溶液分散法,不但材料沒有改善,反而造成更多的缺陷。

超不單純的群體旋轉

本研究透過遞迴式及數學歸納法探討 維空間中正多胞體(單純形、超方形、正軸形)之點、線、面的一般化結果。本研究利用頂點圖及線性變換-行列式的方法探討三維空間正多面體至 維空間中凸正多胞體之保距變換方式並使其一般化。另外,本研究也嘗試透過特徵多項式及隸美弗定理分析正多胞體旋轉之旋轉角度。

連鎖遠端研發助手

本研究旨在利用遠端工作和物聯網技術開發名為「連鎖遠端研發助手」的研發裝置。通過以連鎖烘焙為範例進行測試,探討其可行性和時效性。該研發裝置具有以下優點: 1. 多人多地共同研發:減少人員奔波和交通住宿費用,有效結合人力相互支援,快速達成目標。 2. 共享與同步資訊:快速修正研發缺失,及時彌補缺失,完善成品。透過物聯網技術,快速分享配方至各連鎖商店,協助製作出品質一致的優良商品。 3. 提升研發效率:通過APP操作遠端伺服機器,擴大遠端工作範圍,快速獲得產品數據。有助於研發人員更容易取得成果,快速推動該產業發展。 本研究結果顯示「連鎖遠端研發助手」具有可行性和時效性,未來有望成為研發平台,協助產業發展。

變化球-球化時間對球墨鑄鐵球化率及機械性質探討

本實驗以碳當量約4.3%的鑄鐵液,經球化處理,於不同等待時間下進行澆鑄,探討球化後等待時間對球墨鑄鐵球化率、石墨分佈及強硬度等機械性質之影響。 實驗過程以固定成份材質於球化桶進行球化處理後,分別等待5、10、15分鐘澆鑄至預先完成的鑄模中,待凝固冷卻後取出鑄件,並於切割及加工處理後進行各項實驗探討。 從實驗結果得知,球化反應10分鐘內澆鑄試片其球化率、強度硬度可達最佳值。極限強度達55.18kg/㎜2,為未球化試片之極限強度12.97kg/㎜2的4倍以上,等待時間超過10分鐘後強度與硬度隨著球化率有下降趨勢。但伸長率及降伏值都有倍數成長,而對硬度僅有少量提升。

太陽能智慧儲能探究與改良

近年來,政府積極推動綠色能源,太陽能光電也愈加廣泛地被使用,但市售產品仍存在一些缺點,包括電源轉換易出現空窗期,導致兩電力無法接續迫使電器無故被關機。而逆變器是系統中最易故障設備,常以定時、光控或手動方式延長壽命不僅不人性化,當遇故障遠端者也不會第一時間得知,且須返回以人工切至市電才有電力可用。此外,目前流行以鋰電池當作儲存設備,若不幸遇充電管理異常會導致發熱膨脹有危險疑慮。上述問題逐一分析融合智慧、監控、管理、便利與實用五大面向,尋求最佳的改善方式,共同打造更好的綠能環境。

探討實際執行、動作心像、動作觀察與鏡像動作時之腦部活化情形

本研究以功能性近紅外光頻譜儀,探討雙側主要運動皮質(M1)、前運動皮質(PMC)及聯合動作皮質(SMA)等動作相關腦區,以實際執行(ME)、動作心像(MI)、動作觀察(MO)及鏡像動作(MVF)等模式執行上肢功能性前伸動作(Arm reaching)時,腦部之活化情形。研究結果發現「實際執行」、「動作心像」與「鏡像動作」執行時,動作相關腦區皆顯著活化,包含M1、SMA及PMC。且可觀察到執行「動作心像」、「鏡像動作」時之大腦活化模式與「實際執行」呈現相同趨勢。此結果可應用於臨床復健訓練中,對於上肢偏癱患者(如中風患者),建議使用「鏡像動作」模式訓練,而對於雙側皆有動作障礙之患者(如頸部脊髓損傷),可使用「動作心像」作為替代治療。