全國中小學科展

臺灣

頻率與微電流對小球藻生植力的影響

本研究使用磁場和微電流的刺激,分析不同頻率、特定頻率和不同電流強度的微電流對小球藻生長的影響。研究結果發現: 一、特定頻率微電流(7.8Hz、49Hz、528Hz)比無頻率(0Hz)微電流更具促進效果。 二、無意義頻率微電流(100Hz、200Hz、400Hz、800Hz、999.9Hz)對小球藻的影響可能因培養條件和電流強度而有不同的表現。 三、使用較大培養瓶需要較高電流強度,但太高的電流強度(1600μA和3200μA)反而抑制小球藻生長,顯示電流強度不是越大越好! 本次研究觀察到特殊頻率和微電流對小球藻生長的促進效果,為綠色科技應用提供了新的可能性。未來可繼續探討不同頻率對不同藻種生長的影響,並朝向更大規模培育,以及太陽能微電流頻率產生器的應用設計繼續前進。

不明膠易

棉花糖、軟糖等食品通常使用動物的明膠,不適合素食者食用。植物性原料的開發因此成為了一個重要的研究領域。本研究將探究植物性原料取代明膠的可行性,並進行延伸性的食品加工應用。 棉花糖是利用明膠與打發蛋白製作而成,我們利用多醣類膠體與果醬做為凝膠劑,研究其取代明膠的效果,並以豆類蛋白進行打發,做出純素棉花糖。實驗結果顯示,植物凝膠劑能夠有效替代明膠,能產生凝結性;而豆類蛋白能成功打發讓棉花糖有彈性,這些植物性原料除了能生成質地良好的棉花糖,也能取代雞蛋成功烘培出素食蛋糕。 本研究的結果為食品行業提供了創新方案,更滿足消費者對健康和環境友好的食品選擇日益增長的需求。

「環」環相扣:環氧樹脂剪切強度探討

本研究旨在研究環氧樹脂AB膠熱固化反應後形成的網狀交聯結構,結合其黏著用途,探討不同A膠與B膠的配比與不同固化環境是否會影響剪切強度。更結合不同儀器測量膠水性質,希望達到佐證的效果。在80°C時增加固化時間,各比例皆無明顯變化,而在改變溫度到100°C及以上,3:1的配比因環氧樹脂過多產生自聚反應使機械咬合更佳。後續的實驗得知膠水對不同材質的剪切強度與其表面能有關,且在膠水中加入橡膠微粒後,能提高分子可承受的最大拉力。

眾樂樂合成樂團

本研究透過運用AI技術輔助程式設計聲音合成器程式,以探索聲音波形生成與觀察分析聲音頻,實驗透過不同波形振盪器,並調控ADSR參數,與濾波器組合,我們用不同的合成方法,獲得各類樂器聲音的最佳合成參數,再以先前完成的自製樂器加以改進,透過Arduino偵測串聯電阻分壓電路傳遞琴鍵按壓的演奏訊號至電腦,再經由合成器運算合成輸出對應的樂音,藉由選定不同樂器模組實現樂團合奏。在研究過程中,為解決電腦端即時運算合成音色的耗時問題,我們預先合成並暫存不同樂器音色,提升演奏時的反應速度。最終,本研究在開源程式與AI的輔助下開發出一套支援多人即興演奏的音樂合成器系統,提供創新的音樂創作與演出方式,降低傳統樂器練習的成本與噪音問題。

溫塑效應

隨外送餐飲盛行,熱食頻繁接觸塑膠容器,潛藏釋毒風險。本研究以920株小白菜進行水耕栽培,探討多種塑膠袋、塑膠瓶與保鮮膜經100°C處理後的溶出物對植物生長之影響,並結合 IAA 生長素模型推估其作用機制。實驗結果顯示,高溫處理後塑膠溶出物明顯提高小白菜矮化比例,其中以PVC 保鮮膜最嚴重,短期矮化率達41%。推估其作用濃度由10⁻⁴ ppm上升至10⁻² ppm,呈現濃度依賴性干擾。另以TDS值監測樣本水質,發現TDS偏低時常伴隨萌發率下降,單憑TDS難以反映實際毒性。本研究驗證高溫塑膠容器可能釋出具生理活性的物質,小白菜可作為早期生物指標。結果亦顯示高溫塑膠溶出物影響生物生理,對食品安全與環境健康構成潛在風險,建議避免以塑膠容器長時間盛裝高溫食物。

風的整形大師~探討不同條件對微型風洞氣流穩定性的影響

風洞是重要的流體觀測設備,生活中許多物件都需要經過「風洞」研究空氣流經物體所產生的氣動效應;但風洞設備體積大又昂貴,小學生難以接觸到,因此,本研究針對微型風洞的製作條件進行探討。 本研究針對微型風洞的風速大小、整流段孔徑大小及長度、收縮段延長長度等變因,進行氣流穩定性觀測,運用水煙及紅色點狀雷射光點輔助氣流的呈現;結果顯示風速及整流段孔徑過大或過小都不利於層流的產生,整流段較長及收縮段適當長度有利於層流的穩定呈現。 研究發現使用孔徑9mm大小、長度20cm的整流段,組合收縮段延長長度10cm,搭配風速1m/s,是自製「微型風洞」較佳的組合條件,可以清楚觀測氣流在微型風洞中層流的產生,適用於中小學生對於流體的觀測應用。

物流宅配業之裝箱策略評價與分析

本項研究透過程式模擬宅配業貨車司機的裝貨與下貨過程,提出比傳統垂直擺放策略更具彈性且方便下貨的貨物放置策略-分層擺放策略。本研究所提出的分層擺放策略不僅提升了裝貨的靈活性,還能確保貨物結構便於移動與下貨。同時,程式計算擺放方式所需時間,相較於人工計算,更能有效減少時間成本。期待本研究成果能夠為未來的物流業者提供參考。

模擬賽滅寧降解物對體內關鍵酵素之探索

賽滅寧(Cypermethrin, CYP)是一種被廣泛使用的II型合成除蟲菊精類農藥,常利用於蔬果及驅蟲中。已知,攝入高劑量的CYP會影響人體健康,並殘留於毛髮、皮膚與脂肪組織之中難以代謝。本實驗藉由鹽酸模擬CYP進入體內後受胃酸分解的狀態,檢測其降解產物與方式,並由CYP與降解產物的實驗探討是否會對數種與體內疾病相關的酵素發生交互作用,從而對酵素的活性與功能產生抑制作用。實驗發現CYP經由強酸會水解為兩種化合物,並對造成阿茲海默症的酵素乙醯膽鹼酯酶(Acetylcholinesterase)產生抑制作用,當CYP濃度越高時,抑制性越強,且經由對人類神經母細胞瘤細胞(SH-SY5Y)的毒性實驗發現相對是安全的。希望能藉此研究進一步探討CYP對體內酵素作用的影響,並且探索CYP降解物對生物體是否帶來潛在的益處。

探討不同光圖形對光介電泳力應用在微流體中的影響

本研究整合光介電泳(Optically-induced dielectrophoresis;ODEP)與微流體技術,通過修改微流體晶片內的光照圖案光照強度、角度來改變作用於微粒的ODEP力強度與角度,並透過層流流體控制來嘗試實現三種不同半徑(5.8μm、 10.8μm與15.8μm)塑膠微粒的自動化分離與收集。

以光反射法放大氣球膜的共振模態

本研究以堅固的圓形筒套上氣球膜或是奶粉蓋後,貼上鏡片反射紅光,觀察不同振動頻率下的光線圖案。本研究的實驗方法,能初步解決氣球膜不易觀察共振模態的問題,並在過程中發現,反射光的圖案多數是呈現直線的,推測可能是同心圓共振膜態反饋的結果。