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第54屆--民國103年

「醇」「紙」相依-自行研發簡易假酒試紙分析法

經查閱文獻,得知假酒檢驗過程繁複,檢測實驗似乎必須在實驗室中進行,無法隨時隨地進行檢測。故本研究最主要是在思考如何方便、迅速、有效率的檢測假酒,我們嘗試自行製作可隨身攜帶之檢測試紙,即便是出門在外,也能進行假酒的定量檢測。實驗先於試管中大量探討。將六種不同甲醇濃度設定為一組實驗,而在每組不同實驗,以不同的檢測過程檢測之,取出呈色差距較明顯的實驗組,繼續進行不同介質上的呈色實驗。將實驗過程所需之藥品分別染於介質上,觀察其呈色效果後,再將這些呈色介質作結合,濃縮成一張小紙板,經過試紙檢測後發現問題並改良,成為較理想的試紙。最後利用Image J軟體將試紙上的呈色數值化,比較這些數值後製作檢量線。此檢量線便可成為進行假酒定量時的參考數據。

石英砂表面修飾幾丁聚醣對金屬離子競爭吸附之探討

本實驗先選擇三種不同的石英砂顆粒,測量在水中的沉降速度及密度,選擇最適當的石英砂顆粒,蝦殼經去乙醯化反應後得到幾丁聚醣,溶於弱酸中,將石英砂顆粒,表面包覆SiO2,表面接附幾丁聚醣,製成石英砂幾丁聚醣顆粒,傳統都以Fe3O4為載體,表面接附官能基進化學反應,但Fe3O4易受到氧化或酸蝕而崩解且較為昂貴,實驗發現,抗酸鹼的能力較Fe3O4為佳,且石英砂相對便宜;實驗室中的廢水是許多金屬離子混合,本實驗探討NaCl和Zn2+對Cu2+及Cr3+吸附的影響,發現NaCl會因庫倫力對金屬離子的吸附產生影響,Zn2+會和Cu2+、Cr3+競爭錯合位址,由於離子半徑和帶電量相同的影響,Zn2+對Cu2+吸附的影響較Cr3+大,溶液中如果有離子競爭吸附時,目標吸附的重金屬離子移除率會有顯著的下降。

水中的移動城堡

本研究主要探討毛翅目鱗石蛾科幼蟲的築巢行為,實驗對象為錐黑長節石蛾,學名為Goerodes corniger Ulmer。幼蟲會利用水中枯落葉片築巢,亦會利用部分植物的新鮮葉片來築巢。葉片巢型可分成「長柱狀」及「長錐狀」兩種。築巢過程可分成咬巢片、修巢片及黏巢片三步驟並反覆進行,築一個巢的平均時間約為7時40分。築巢時會利用後肢來測量巢片的寬度,黏合巢片時不同側面的巢片會錯開排列,巢片形狀的前、後緣呈圓弧狀,左、右緣則凸出成「ㄑ」狀,讓巢片能緊密黏合。各齡期幼蟲的巢內部均具有淡黃色薄膜,可使幼蟲的巢結構更加堅固。 推測鱗石蛾科幼蟲有4~5個齡期,各齡期頭殼寬範圍由小至大分別為(1)<0.18mm(推測值) (2)0.18mm至0.2mm;(3) 0.29mm至0.35mm;(4) 0.45mm至0.55mm及(5) 0.65mm至0.9mm。

活化△的邊

本文用半圓弧來活化△的邊,讓使用者在圓弧上作切線畫出相似形,為方便計算並易於描述這個概念,文中採用國中常用的30°、45°、60°、90°來操作。首先將半圓弧及圓心角依逆時針置放,分別依不同的圓心角配合各整數倍或分數倍半圓直徑畫出切線相似△,並求得對應邊長比值,再將比值描圖,呈斜率為正的直線或折線狀,並求出各圖形的關係式,以利操作時使用。接著計算半圓弧向外和向內的相似△面積差,在等圓心角條件下,描圖呈直線或拋物線狀。另外討論將一次到位畫出的相似△分成兩段式操作,結果發現兩段式操作的半圓直徑倍數有雙曲線關係。最後使用直角坐標計算上文之系統,當圓心角90°時,取得相似形邊長比值關係式,有助於對任意△的縮放圖逆向操作。

“光”鍵隔熱-揭開隔熱紙的神秘面紗

我們研究貼了不同隔熱紙的玻璃片放在玻璃箱上,觀察玻璃箱內溫度改變情形,並測量其穿透光譜,定量分析溫度變化與穿透光譜的關係。具有隔熱性能之隔熱紙能將紫外光與部分紅外光隔絕於車外(室外),並隔離部分可見光,有效降低熱能傳導至車內。由實驗結果可發現,較黑或較亮的隔熱紙,可見光的穿透率較低,而較透明的隔熱紙,可見光穿透率較高,另外,分析可知,玻璃箱內的溫度變化,主要是受到紅外光的穿透率影響,紅外光穿透率越高,其玻璃箱內溫度變化越大,且可見光穿透率亦會對箱內溫度有些許影響,但不如紅外光顯著;濕度的大小,亦會影響箱內溫度變化。因此,我們了解到,對於隔熱紙的挑選,最重要的是須確認此種隔熱紙對紅外光的隔絕阻效果。

小小「硝」防員

日常飲食中,我們無法避免的接觸醃製肉類或豐富營養價值的蔬菜,但它們都含有大量的硝酸鹽,若與乳酸菌飲料搭配,會生成致癌物亞硝胺,為了防範硝酸鹽,我們進行了幾個實驗,從當中發現含茶多酚的茶類飲料、有豐富維生素E的堅果及富維他命C的水果,都有助於降低硝酸鹽。此外,我們發現蔬菜的葉柄含量最高,食用老葉則相對安全,在探討烹調方式的實驗中也證實,人們常說的水煮優於直接加熱,也的確明顯具有降低硝酸鹽含量的功能。

矩形中無貫穿線之研究與探討

對於a×b的積木排m×n的矩形,矩形中不能存在貫穿線的條件是:a、b要為m或n的因數,且m、n均可表示成「ab+sa+tb」的形式,其中s、t∈N。 我們將這複雜的問題化繁為簡,分成1×2、1×b和a×b三類積木討論,而這三類共用了14個引理和10個定理,才歸納出結果。 R.L.Graham(原著) 提到,只要符合以下兩點: 「1' Each of a and b divides p or q; 2' Each of p and q can be expressed as xa+yb, x,y > 0, in at least two ways;」就能以a×b的積木排出p×q的無貫穿線矩形,但原著未解釋原因,本文給予證明。

電極染敏電池-利用金屬活性為電極的太陽能電池之研究

一般染敏電池的發電功率並不高,本研究結合不同活性金屬作為電極端,並且分解電池結構逐步探討可能提升發電功率的因素:正極端的組成、負極端的組成、電解液中的水濃度、組裝方式、外在環境的影響。研究結果顯示,以10*20mm大小、阻抗8Ω的FTO玻璃,結合鎂銅金屬為電極所製得的電極染敏電池,單一Cell所得最大電流為1965μA、電壓1776mV、電功率3489.172μW≒3.5mW。另外利用市售的抽油煙機鋁質濾網、石墨塗層、銅片可以簡易製得電極染敏電池,實驗所製的50×50mm的鋁銅電極染敏電池,擺放30天仍可產生電功率0.811mW,透過適當的封裝可以成為可撓式的太陽能電池。

天然碳材之炭化及修飾-極簡勁爆空氣電池之研究

竹子是臺灣最寶貴的綠能資產,從竹子的光合作用、竹筍、竹器具到加工整型後的廢料可做紙漿造紙外,我們發現,採集三~四年生的桂竹,自然風乾再經初級乾餾收集竹醋液(達290~330℃時餾出物最多),初級乾餾後的竹材,還可進行二級乾餾(至800℃)或三級乾餾(至1200℃)後,變成附加價值相當高的透氣電極! 本研究不僅證實這項說明且首創開發設計出「臺灣桂竹炭化」之二級或三級乾餾裝置,最後並成功的製造出「不須修飾任何昂貴觸媒的低電阻中空桂竹炭化電極」。 研究後發現,桂竹雙階段的乾餾裝置設計效能可製出高透氣供氧表層及電阻值變小的新碳極製法,而我們第二代、第三代金屬-空氣電池的創新容器設計,可完全配合採集桂竹口徑大小而製備出各種尺寸的空氣電池。

何時變天?我知道

本研究主要根據2010年至2013年冬季氣象局之台北、高雄氣溫、氣壓與雨量數據進行分析,建立可解釋北高二地降溫時間差的迴歸模式。研究結果發現,北高二地降溫時間差之平均數為16.94小時,台北降溫造成之北高間最大溫差(ΔTTC)與高雄隨後降溫造成之北高間最小溫差(ΔTKC)為二個有顯著影響力的變數,特別是ΔTKC的影響最大,標準化迴歸係數為0.605,ΔTTC為–0.504,連同當時台北明顯所降至之低溫(TTCT)與在此之前北高間最大氣壓差(ΔPTC)四個變數,整體模式變異解釋比例為33.4%。另外,台北氣壓與氣溫之間的負相關性較明顯,低溫維持期間較長,當日內驟降明顯,會將每日高低溫週期性消彌,而高雄較少有一日內的大幅降溫且每日高低溫週期即使在冷氣團影響間仍能維持。