全國中小學科展

臺灣

OMG!造霧者

我們研究「磁致伸縮」這有趣的題目!有趣在無法想像水一滴到棒子,馬上就氣化霧化,這怎麼可能?於是,我們透過科展研究,瞭解為什麼發生這現象! 研究結果發現:鐵氧芯的震動頻率非常關鍵,頻率對了!才會出現最佳氣化。鐵氧芯的頻率與長度相關,頻率讓鐵氧芯的NS極快速改變,使長度出現微小變化,巨觀的表現就是讓水氣化;鐵氧芯太長太短太粗或太細,都不能產生有效震動來出現氣化,只有棒徑1cm的鐵氧芯,才是最適合氣化的條件。鐵氧芯這種有點硬的材料,居然會在實驗時直接被震斷,我們發現震斷的地方,通常出現在共振最激烈的地方。 最終我們引進點滴設計,讓水滴自動滴下、持續氣化,提升研究的實用價值!

利用昆蟲外殼與翅膀仿生奈米結構及SERS方法偵測污染物

現在環境汙染問題日益增多,汙染分子檢測的需求也逐漸被人們重視,但現在使用的檢測方法普遍成本偏高且方法複雜,於是本研究想研發一種便宜且簡單的檢測方法。利用PDMS(Polydimethylsiloxane)翻模金龜子外殼(Beetle Shell:BTS) 和豆娘(damselfly: DSF翅膀表面的微結構,並鍍上一層貴金屬銀研究表面增強拉曼光譜 (SERS)的增強效應及偵測微量分子的可行性。本研究通過試驗不同鍍銀厚度、基板在不同濃度的待測物下拉曼增強的能力。實驗顯示,PDMS-BTS和PDMS-DSF鍍上10nm銀後能偵測羅丹明6G(Rhodamine 6G:R6G)到10的-6次方濃度,是實驗發現最佳的參數,而一次檢測的耗材成本只需約17元,相較目前拉曼基板普遍用的雷射雕刻或3D列印技術製程還更經濟,未來會增加不同檢測物、鍍銀厚度或探索不同昆蟲微結構以找到最好的基板參數。

物聯網易上手微型沖板機

本研究的初衷是為了解決找不到適合的墊片為出發點,但是普通的沖床體積過大,為了解決這個問題,我們決定把它變小,並且對現在機械產業常使用的機構方式進行了資料收集和分類其優缺點,最後選擇了肘節機構,理由是肘節機構較適合一些簡單的運動傳輸,開始研究之後我們面臨到一些技術問題及專業問題,例如工件無法配合、沖頭的力量不夠、撰寫程式時出問題等等,經過老師的指導和協助,我們才能解決並學習更多專業知識,後來我們做了許多的實驗,包括沖孔測試和定位精度,且為了保證機台的穩定性,我們必須經過大量反覆的測試,才達到了理想的成果。

「震」古鑠「金」一一外加磁場對金屬球震盪模式之探討

本實驗探討金屬球在外加磁場的轉動阻尼震盪運動。在外加直流穩定磁場後,將金屬球扭轉數圈後放開,我們發現相較於沒有加磁鐵的對照組,自旋角速度會產生改變。實驗在改變單項初始條件的情況下對轉動過程進行錄影,並用tracker進行分析,由標定球上2點之相對位移關係來得出整體的角速度,將其運動過程的相關函數圖與標準組進行對照以定性分析不同變因對轉動的影響。

一言「薄荷」就打拉曼

綠薄荷葉面上盾狀腺毛突出於表面,進行精油分泌和儲存,呈蘑菇頭狀球體,直徑約30~70微米。高日照量葉片的盾狀腺毛較大型於日照量低的葉片,下表皮腺毛較上表皮大型且密集,,測是為了減少日日照精精油的發損失。。驗使用拉拉曼光譜術來測是量綠薄荷腺毛、葉肉及其精油主要成分-檸檬烯和香芹酮。數據顯示檸檬烯和香芹酮的特徵峰與腺毛的光譜特徵峰重疊,確定成功從葉片表面組織中是得精油訊號,證驗減拉曼光譜是量精油與腺毛方法的可行性。驗使還確認減此方法也適拉於檸檬馬鞭草。驗使也用拉拉曼光譜是量生活中泛拉性極高的百靈油和其主成份-辣薄荷精油,證驗該術來精萃取精油成分的檢是也為可行的。

神秘的數字圓舞曲 - 探討質數環排列的存在性

如果正整數 存在環狀排列,使得相鄰的數字和皆為質數,則將其定義為質數環。 本文主要用不同方法探討質數環的存在性。在本文與文獻中,都沒有解出質數環通式的方法,因此我藉由孿生質數、類孿生質數、一般質數(相差不固定的質數組)等方法,證明對於特定值的質數環存在性,並使用程式驗證各定理在有限範圍能構造出質數環的整數個數、比例。 本文的貢獻之一在於發展出類孿生質數構造質數環的方法,我突破質數對相差變大會比較難找出數字間的關係的框架,延伸孿生質數的方法至類孿生質數,還結合一對孿生質數與一對相差四的質數以構造質數環。 更進一步地,本文提出不需要使用孿生質數的方法,擺脫孿生質數猜想,使這個問題更一般化。

一日不用,「蘆」隔三「秋」~萃取「蘆薈」與「秋葵」自製植萃乳液之研究

本研究使用蘆薈與秋葵自製植萃乳液,方法有浸漬萃取法、蒸餾萃取法和微波萃取法。比較三種方法,發現以微波萃取法取代蒸餾萃取法,可以達到最佳效率。經氧化還原的碘量滴定實驗,發現秋葵比蘆薈有更好的抗氧化效果。以微波六次萃取法取代蒸餾萃取法的抗氧化效果更好。自製植萃乳液的酸鹼值都介於5~6之間接近市面上廣告pH5.5的乳液。使用蘆薈萃取液的自製乳液水分含量較高,屬於保濕乳液。使用秋葵浸泡油的自製乳液油分含量較高,屬於滋潤乳液。微波萃取蘆薈乳液和秋葵浸泡油乳液都有發展成為防曬乳液相關產品的潛力。依據防曬目的,開發微波萃取蘆薈乳液預防UVA導致曬黑與老化,開發秋葵浸泡油乳液預防UVB造成曬紅和曬傷。

「形」「音」不離對稱剪紙

生活中的聲音隨處可「聽」,聲音來自於振動,因此我們拆解音響喇叭設計實驗,首先自製不同喇叭震源設備之圖形模擬器,再搭配不同材質、厚度和複合材質的板子與不同頻率的輸入,觀察其圖形變化。 實驗發現: 一、以共振喇叭設備在固定時所形成的節線較為完整且清晰,產生圖形的頻率範圍較廣。 二、不同材質的板子密度(重量)不同,導致在高頻時,出現相似圖形的頻率差異較大。 三、單一紅銅板或複合材質的板子密度(重量)相近,出現相似圖形的頻率無明顯差異。 四、特定頻率下的幾何圖形,當頻率越高,出現的圖形越複雜,皆有對稱性,讓我們聯想到 『中國的剪紙藝術』,我們試著把「看見」的聲音形狀用色紙剪出其對稱圖形。

有教無累—擬真教練動作桌球餵球機設計與製作

本研究主要是設計以球拍將球擊出的發球機。裝置分成二部分先由滾輪發球機將球發出,再由擊球機揮拍打球。擊球機以往復式曲柄滑塊帶動球拍打球並安裝3個伺服馬達分別控制揮拍角度、拍面觸球角度及擊球方向模擬真人揮拍撞擊及摩擦桌球控制球速及旋轉。機身及滑塊曲柄等皆自行設計後以雷射切割木板膠合而成。擊球機啟動擊球時機則以微動開關控制,當滾輪發球機發球時滑塊觸動微動開關來啟動擊球機,當滑塊後退時則觸動停止開關完成一次發球;再以另一個伺服馬達週期性觸動滾輪發球機,如此即可持續發球讓練習者練習。另外我們利用Arduino程式控制,讓此裝置可以發出定點上旋球及二點交替變化上旋球。

肥水不落外人田—廚餘堆肥種菜效果研究

本研究旨在探討日照強度與堆肥比例對作物生長的影響,為此,我們準備了五組含有不同堆肥比例的土壤以及萵苣、茼蒿等兩種作物,並觀察兩種作物在不同日照強度下的生長情況,以及在日照強度較強的情況下,作物在不同堆肥比例的生長情形。透過實驗結果可以發現,萵苣與茼蒿在日照強度較強的情況下,會有較佳的生長情況;另外,本實驗也發現不同的植物應有各自適合的堆肥比例,因為不同植物在不同的堆肥比例下,吸收土壤營養的情況也不同,因此會導致特定作物在特定的堆肥比例下生長較好。