全國中小學科展

臺灣

養耕共生~黑柿柑仔蜜的微膠囊應用

環保、健康、資源再利用是發展趨勢,故創建「生態綠生活園區」,運用養耕系統種植黑柿番茄,其生長速率快、抗氧化佳,製備成發酵液,其SOD活性達682.8 U/g,抗氧化力89.11%,與新鮮番茄液有顯著差異。為維持抗氧化力的穩定性,製備含γ—聚麩胺酸的微膠囊,包覆率85.98%。室溫放置一個月,抗氧化力下降量11.8%,較開封後室溫保存兩週的發酵液,抗氧化力下降量35.9%少。取具抗菌功效的蜂蜜當粘稠劑,加入微膠囊製成無毒天然貼布,取代市面上含化學成分的貼布。模擬使用時拍壓擠破微膠囊,讓發酵液與蜂蜜混合的外敷膏狀物,測定經皮吸收速率,第一小時速率為1.38g /cm2.hr較新鮮番茄液的外敷膏狀物快,能減少敷料時間即可吸收,未來可應用於醫藥保健產品實施相關性之研究。

解黏去縛—探究蛋白質的結著與降解

本研究從文獻中選出十種物質,測定其蛋白質的含量,選取其中含量最多的4種蛋白質萃取液,進行其黏性、承載拉力及解離效果的比較實驗。 在「蛋白質萃取液」的黏性實驗中,以加入酸性物質,比例為「3:1」、加入鹼性物質,比例為「10:1」、加入有機溶劑,比例為「1:1」、溫度在「50°C」的條件下,其黏性的強弱,為虱目魚皮魚鱗>豬皮>脫脂奶粉>全脂奶粉。 用相同於黏性的實驗條件,在黏性承載拉力實驗中,其黏性承載拉力大小,為虱目魚皮魚鱗>豬皮>脫脂奶粉>全脂奶粉。 用相同於黏性的實驗條件,在解離效果的實驗中,以浸泡在溫度「50°C」的水中,其解離效果,為全脂奶粉>脫脂奶粉>豬皮>虱目魚皮魚鱗。

搖出超級電容

本實驗利用椰子殼、甘蔗渣和茶葉渣等廢棄物,高溫鍛燒製成不同碳源。與傳統活性碳相比,這些碳源具有更多的表面官能基和中型孔洞,是超級電容的理想材料。我們在製造超級電容時,以氮摻雜的活性碳和特殊膠黏合,並添加不同種類和濃度的電解質(如H2SO4、KI、KNO3、KOH)進行實驗,測試其有充電和無充電狀態下的電容值變化。我們成功找出最佳超級電容製造條件,即椰子殼鍛燒於600℃、以H2SO4作為電解質,其充電後的最高電容值達200mF/cm2,且在7天內保持穩定,未出現衰退現象。透過CV圖可證實,此碳材的反應是完全可逆的,非常符合超級電容的性質。這些廢棄物的轉化為高功能性、高附加價值的優秀電子產品,不僅輕巧且便於攜帶,更具有高穩定性,完全符合綠色化學的精神。

吲哚衍生物的合成及阻轉異構物的探討

阻轉異構現象是一個經常被忽略的手性來源,是軸(axial)受空間中的立體阻礙而緩慢旋轉,導致不同手性的構形產生。這種隨時間變化的手性對藥物格外重要,因為在生物系統中,雙分子的作用深受配體和受體影響,其手性差異可能導致截然不同的結果。因此,我們決定設計一系列實驗探討阻轉異構物,以兩種方法測量構形轉換的能量障礙。 首先,我們合成了擁有不同大小基團的吲哚衍生物,接著藉由1HNMR判斷是否有阻轉異構物產生,再以變溫NMR分析阻轉異構物,並利用公式計算軸(C-N鍵)旋轉的能量障礙。另一方面,我們透過QM Torsion Profile Calculations模擬目標物旋轉的能量變化,求出其旋轉的能量障礙理論值,最後再配合文獻中的相關數據,得到阻轉異構物之間相互轉換的週期。

看美麗日「RAW」,終究得---「閃」一「邊」趣

在日出或日落出現在地平線或海平面,僅一、二秒鐘的綠色閃光非常難見到,因為無意間拍攝到,引發我們的探索興趣。研究先拍攝日出與大量日落RAW檔格式照片,以影像處理軟體觀看還發現到綠邊、藍邊、雲頂閃光等日出光學現象;為了解發生原因透過四種實驗方法驗證綠色閃光發生的機制,結果在日光下以三稜鏡與黃色及白色圓形紙片,即可重現綠色閃光、綠邊與藍邊等景象;以影像處理軟體做連續截圖,更可了解綠色閃光發生過程;最後再比對出現以上四種太陽色光後三日的氣象資料,發現降水時數幾乎為零。因此日出日落時,太陽出現四種色光景象以做為判別未來天氣變化的應用。我們甚至在東部或西部海邊觀光景點,以能拍到綠閃這難得的景象,促進觀光。

寶寶喝奶小幫手

牛奶是嬰兒主要營養來源。喝奶時吸吮奶嘴的動作,對於新生兒是一種口腔肌肉的訓練,更是心理層面的滿足。 嬰兒喝奶時,總會剩下大約30ml,對家長而言除了擔心寶寶營養不夠外,金錢上的浪費更是驚人。以出生一個月的嬰兒為例,每天需喝6~7次奶,每次約120ml。以每天喝6次牛奶。平均一周會喝完一罐奶粉,其中約四分之一是沒喝完倒掉,這樣一個月平均倒掉奶粉成本就超過一千元。 本研究發現,嬰兒吸奶過程中會造成瓶內壓力小於環境壓力。當瓶內液體剩下約原本的1/4時,瓶內、外壓力差會使嬰兒吸吮力道不足以將牛奶吸出。因此大部分嬰兒都會放棄。本研究設計了一個加壓機構,藉由調整瓶內外壓力差,幫助嬰兒順利的喝完牛奶。

洞察號探索-火星非地震訊號分析

洞察號自2018年登陸火星,累積了大量的震動訊號也高頻率採集持續性的天氣資料。本研究以分析非火星內部地震引發的震動訊號為主,找出天氣變化對非地震訊號的影響,或其他可能引發非地震訊號的因素。以Python進行資料分析後顯示無論白天或黑夜,2~7 Hz頻率範圍會出現數個峰值,比對風逐時變化得知除2.4 Hz的訊號外,大多數是地表以上的風引起登陸器或太陽能面板搖晃導致。在季節變化方面,SEIS於火星夏季夜晚記錄到的震動訊號相對白天少,應該是夏季白天受熱對流旺盛使擾動多,導致非地震訊號頻率頻繁。而火星冬季受沙塵影響,夜晚的非地震訊號與白天差不多,甚至超越白天,同樣在2~7 Hz出現數個峰值,但強度不同。

探究神奇四連桿與其機構型態之關係

本研究先根據功能原理與能量守恆定律,推算出四連桿機構中省力與費力的裝置,發現影響因素有桿長及搖桿角度,接著聚焦於桿長,尋找不同型態的長度範圍。以GGB為主,扣條為輔作為研究設備,將所有情況分為四桿相同、三桿相同及兩桿相同,運用基本原理找出形成機構的條件,再利用葛式判別法則推論構成葛氏機構與三搖桿時不等式的分界點,以及葛氏機構對應的型態,並將結論以樹狀圖呈現。 最後,在模擬投石器的實驗中,觀察到在特定從動桿長度下,彈簧拉力越大時,球的拋力大小與前一項的差距會有「遞減」、「持平」或「遞增」的現象,原因是主動桿做等角度圓周運動時,從動桿是做加速度運動,且這個現象可以在實驗中紀錄的球拋出之水平距離中看出來。

「蜈」可取代的多腳魔王-探討長足衛蜈蚣的型態與生態行為

長足衛蜈蚣Rhysida longipes是台灣常見的蜈蚣,棲息在潮濕、陰暗的隱蔽處或泥土與腐植土,族群為叢生分佈。春夏季是成蟲交配與產卵高峰期,生存曲線為平均死亡型。幼蟲蛻皮八次成為成蟲,由頭部往尾部蛻皮。體長與棲息土壤深度呈正相關。少水土壤會鑽入較淺的表土層,無水土壤會鑽入較深層。氣溫過高或過低,棲息在深層土壤。喜愛捕食會動的昆蟲,耐餓程度高,會清潔步足、觸角。有趨地性、負趨光性。成蟲對水的耐受度比五齡幼蟲高。最喜愛棲息在腐木高保濕性的遮蔽物。小型棲地,蜈蚣領域重疊度高,打鬥頻率最高。主場蜈蚣容易攻擊客場蜈蚣,將入侵者視為競爭對象,有較高的領域防衛行為。大型蜈蚣攻擊小型蜈蚣次數較多,在咬合與攻擊對方時較佔有優勢。

隔空點穴--使用ChatGPT與手掌辨識實現穴位保健之研究

本研究開發一套結合ChatGPT4.0和手掌辨識技術的虛擬保健助理系統,用於實現穴位按摩的自我保健。第一步:文獻分析依《刺灸新法》和《針灸科學》作為穴位依據,設計一系列提示詞(Prompt),在多次實驗中,提示詞Prompt E(基礎框架結合COT與RAG)的準確率達到91.1%,精確率和召回率分別為100%和91.1%,也大幅降低幻覺現象。第二步:設計穴道定位演算法標示穴道位置,並邀請兩位中醫師協助檢視,提出建議與修正,使修正後的程式能夠準確標示穴位。此系統具備低成本、易推廣和普及中醫知識的潛力,可在各種場所設置,提供即時的穴位按摩建議。未來將優化提示詞設計、比較不同語言模型的精確度,並開發其他部位的穴位辨識系統,以提高自我保健的便利性和準確性。