全國中小學科展

臺灣

以海源醫材製備新穎有機無機骨組織工程複合支架

膠原蛋白植入人體易降解,在骨組織工程有許多限制,研究用水熱法萃取魚鱗膠原蛋白, 藉GPTMS(3-環氧丙基三甲氧基矽烷)為偶聯劑,交聯四乙基矽酸酯(TEOS)提供的矽網格、魚鱗膠原蛋白、低分子殼聚醣,選擇性添加具黏性多巴胺分子增強機械強度,製備兩種海洋 來源骨組織支架-殼聚醣膠原蛋白複合支架(Collagen Chitosan, CC) 及殼聚醣膠原蛋白多巴胺 複合支架(Collagen Chitosan Dopamine, CCD)。FTIR數據顯示CC支架經GPTMS作用成功產生Si-O-Si基團,CCD樣品中有多巴胺醌化學鍵結產生。NMR結果顯示CC和CCD支架順利開環 反應,證明材料成功合成。SEM可見加入多巴胺會讓CC孔洞變小、多孔結構消失。應力應 變曲線量測結果中知機械性質增強。體外實驗得骨組織支架具良好可控降解性,實驗後一個 月降解40%,支架強度約為人軟骨1/3,無細胞毒性。可嘗試免疫調節劑添加或結合其他生物 相容性材料,擴大骨組織支架應用性。

布洛卡點的定義擴充與存在之充要條件探討

將平面上A1A2A3的三邊以逆(順)時針方向向內旋轉相同角度後,若三線交於一點,則稱該點為此三角形的正(負)布洛卡點。任意三角形必定同時存在正、負布洛卡點[5],我們的研究主要是推廣布洛卡點的定義到所有的折線多邊形,並進一步研究布洛卡折線多邊形的充要條件與性質。我們定義調和多邊形為正多邊形的反形,並統整出其與特定條件下的圓內接多邊形互為充要的性質,進而發現了圓內接布洛卡多邊形與調和多邊形之間的充要關係,這是目前中外文獻中沒有的。最後,我們試著利用中垂面與垂面將布洛卡點推廣到三維空間。

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。

先發制勝!巴什博弈獲勝策略研究

巴什博弈是一種減法賽局,規則為:玩家輪流從總數(P)中減去數值(M),最後使得P=0。我們針對3種不同的遊戲規則進行研究,發現「M的條件限制會改變關鍵數字和必勝樣態」,其獲勝策略如下: 1.若M=1~K,關鍵數字為K+1。當P=N(K+1)時,後手保持P=N(K+1)樣態,必勝;當P=N(K+1)+X時,先手先拿取X,然後轉換身分為後手,保持P=N(K+1)樣態,必勝。 2.若M=1~𝑃/2,關鍵數字為2、5、11、23、47…。當P=6×2n-2-1時,後手「保持P=6×2n-2-1樣態」必勝。反之,先手應拿取P+1-6×2n-2,然後保持P=6×2X-1樣態。 3.若M為質數,則關鍵數字為4。當P除以4的餘數為0時,後手「保持P=N×4樣態」必勝。當P除以4的餘數不為0時,先手利用「同餘互補」的模式,先拿走5或2或3,然後持續保持P=N×4樣態必勝。

妙筆生花-探討圓形一筆畫不相交圖形

我們為了解若將手機解鎖的九宮格圖形改成圓形圖形是否會有更多不一樣的解法且更不容易被破解,於是,我們先在圓形圓周上標示若干個點,取任一點作為起點,再經過其他不重複的二點、三點、四點……形成一條連續線段所組成的圖形,這裡簡稱圓形一筆畫圖形,探討此類圖形的種類與路徑。我們除了利用圖示法詳列外,還利用樹狀法、列舉法佐證,除此之外,我們也從文獻中發現部分樹狀法,跟我們的研究似乎同出一轍,最後依據尋找規律歸納通式,並比較傳統九宮格一筆畫圖形與圓形一筆畫圖形在解鎖上的優缺點。

「廢」盡其用-運用廢棄物特性製作環保板材之研究

探討利用咖啡渣、暖暖包內容物及碎紙等廢棄物,以不同黏著劑與處理方式製作環保板材。先以鹼液去除咖啡渣內含油脂,提高咖啡渣與黏著劑的結合力,並額外獲得咖啡油皂。研究不同種類澱粉與非澱粉黏著劑(如糯米粉、吉利丁、印尼馬信等)對板材強度的影響,發現糯米糊與吉利丁的黏結效果最佳,且比例越高板材強度越好。 進一步探討不同顆粒大小、去油程度的咖啡渣、不同生鏽程度的暖暖包內容物及不同大小碎紙對板材強度的影響,找出能製作較高強度板材的處理方式。透過適當材料與加工,可將生活廢棄物轉化為可用於環保建材的再生板材,能減少廢棄物對環境的影響,也提供一種可行的資源回收與再利用策略。

豆渣再利用復育田螺研究

研究本土田螺在人為環境復育,豆渣再用製作飼料,「冷凍」是保存飼料較佳方式。公母體型有顯著差異,母螺可懷7隻小螺為胎生。田螺偏好分布飼養箱「遮陰處」的「地板」,成螺多聚集,幼螺則散佈。 飼養存活率0.9375。對照組、25%組、30%組、35%組、40%組,母螺分別產子87、102、110、104、81隻,子代營養不良率0.174、0.176、0、0.042、0.5,子螺平均螺高4.00B±0.79、3.91B±0.93、4.32A±.046、3.86B±0.68、3.92B±0.88 mm,得知豆渣比例30%的飼料顯著最好。理論上,豆渣比例30.274%的飼料飼養62天,可得到最大子螺高度總和。

范氏起電機驅動之靜電風車運動模型探討

本作品係 利用范氏起電機產生靜電,並以電壓驅動標準靜電風車及自製鋁質靜電風車模型。其中標準靜電風車為范氏起電機附帶之零件,而自製靜電風車可改變包含尖端角度,風車半徑與阻力係數。以電鑽增加轉速改變范氏起電機輸出電壓。在各項實驗中分別測量包含電壓,離子風穩定性與轉動角速度。透過參考資料與實驗建立風車系統轉動時的統御方程式。結論包含推力與電壓呈正相關並在尖端角度介於30-45度間有最大推力,半徑影響特徵時間與終端角速度,阻力係數影響轉動方程,使系統分為指數飽和與雙曲正切飽和。最後探討其對空氣中微粒清潔之實際應用。

巢居穴處—蟲菌穴分布特性與影響因素分析

為了解蟲菌穴分布特性與影響因素,我們以四十種木本植物為研究對象,先觀察各種葉片是否有蟲菌穴及數量多寡、歸納出六種類型、確認內部構造,並確認穴居生物以螨類為主;再分析親緣關係、不同脈型的影響;最後探討不同葉片大小、樹冠層高度及內外層、葉片成熟度等因素對蟲菌穴數量及型態的影響。結果發現,並非所有木本植物有蟲菌穴,脈型的影響較親緣關係明顯。平行脈都沒有蟲菌穴;側脈有較多分岔,蟲菌穴數也較多。種間葉片面積大小與蟲菌穴數無明顯相關。但小葉欖仁和茄苳的主脈長度與蟲菌穴數量皆呈顯著正相關。樹冠層越高、越外側,則蟲菌穴數越少。茄苳幼與成葉的蟲菌穴數也有顯著差異。茄苳葉在不同時期及不同部位的蟲菌穴型態都不相同。

人人可上手的Direct Air Capture

本研究尋找生活中捕捉CO2的方法,並以Direct Air Capture(DAC)方式探討影響CO2吸收效果的各項因素。在測量方式方面,利用導電度檢量線測量較穩定且轉換數值方便,優於空氣品質偵測器或pH檢量線;在影響CO2吸收效果的各項因素中,溶劑以氫氧化鈣效果優於單乙醇胺與醋酸鉀,且氫氧化鈣濃度越高、風速越大,吸收 CO2的效果越好,但周圍CO2的濃度大小則不影響吸收度;此外,為了探討生活中最佳的DAC捕捉方式,以使用清潔海綿 (或吸附體孔徑約250μm)浸泡高濃度氫氧化鈣溶液來製作DAC捕捉裝置,並放置於有風處,其效果最佳; 孔洞過大或過小,吸收效率都會下降;海綿的碳酸鈣回收率為73.27%。