生活與應用科學科(二)科

本實驗廢物利用，首次取用天然廢棄的酒粕蛋白萃取液，以蛋白質兩特性：起泡、遇重金屬變性，作為泡沫分離法的起泡劑與吸附劑，本組實驗貢獻： 一、酒粕蛋白萃取液可以做為泡沫浮選使用。 二、自製泡沫浮選器並逐步改善浮選器功能：1. 增加溫度控制功能 2. 增加循環功能 3. 增加泡沫移除功能4. 取泡分析更為容易。 三、以致冷晶片自製恆溫控制組水浴循環槽，完成不同溫度下酒粕蛋白的吸附力實驗。 四、自創排氣集水法，能準確測得非水溶性氣體收集的體積。 五、酒粕蛋白不只利用於重金屬離子浮選，還可作為鋰電池粉末分離回收、染劑及工廠廢液清除之用。 六、酒粕蛋白環保零汙染，能賦予廢棄物新用途，為廢水處理及綠色環保生活貢獻一份心力。

從六上自然課本中我們可以知道霧氣的形成與溫度、水氣息息相關，然而霧氣附著不止對於生活造成不便甚至困擾外，有時更有可能因未即時除霧，而影響行車安全實在是不得不慎重其事。因此我們設計了幾個實驗，試圖利用往日苗栗重點栽種的無患子和檸檬香茅等天然農產品製作出有效的防霧產品。 首先找出霧氣形成的原因，因為天然霧氣的形成範圍太廣且不易掌控所有變因，於是我們透過實驗一、二、三，找出生活中適合觀察的霧氣物品後。借由實驗四、五、六、七找出有效的除霧方法和防霧物質及防霧時效。最後實驗八將有效的防霧溶液變成較為方便攜帶和使用的防霧拭紙，實驗結果，不僅有效防止霧氣附著，也發現無患子有其他的不同用途。

肺炎疫情肆虐全球，學校因應疫情進行各項清潔工作，於是我們想研究哪種清潔方式的效果最好。本實驗以ImageJ作為影像分析軟體，接著設計洗手方式、清潔劑種類、洗手乳質量、洗手液濃度及其放置多天後實驗，最後將常見清潔液用於環境上等六個變因來探討抗菌效果。研究結果顯示洗手方式為「濕、搓、沖、捧、擦」，其中乙方式無特別限制「搓」的動作，有較佳抗菌效果；以酒精洗手抗菌效果為佳；洗手乳質量以1.8公克為佳；純洗手乳為最佳清潔濃度；放置25天後以D組濃度(洗手乳：水=1：2)的抗菌效果為佳；在環境清潔實驗上，不論清潔液種類皆具有抗菌效果，其中以酒精為最佳。

延續作品DIY可分解環保無毒擦一擦，本研究繼續從廚房尋找天然材料，搜尋資料，探討原理後研究適當的配方、成型方式和比例，調配出含有中筋麵粉、木薯粉、食鹽、溫水的配方，以電鍋蒸煮的方式製作出可被生物降解的天然擦，甚至誤食也對身體無害。 本研究為了要把好擦以科學的方式呈現，自製仿生機器手臂以Scratch程式驅動機具，再以自製的攝影箱拍攝實測的紙張，最後將ImageJ影像軟體分析得到的灰階值轉成圖表比較，以科學方法定量測試自製天然擦的可用性。 某文具品牌從媒體報導中對於本團隊研究作品深感合作興趣，進一步得知本延續作品DIY天然粉好擦，材料為天然素材與該公司「環保無毒」與「地球永續」之經營理念相符，主動表達將與本團隊合作的意願。

查詢過去作品之文獻，過往常以蛋白質作為天然無毒的助染，但是其易生菌是一大缺點。本研究探討海藻酸鈉水溶液與海藻酸鈉蛋白霜的抗菌效果，進而嘗試調製出具有抗菌能力的海藻酸鈉蛋白霜色糊的媒染成效；也同時進行物理性實驗檢視耐用度與水洗牢度。研究結果發現：10%的海藻酸鈉水溶液經過ATP冷光儀的測試，具有顯著的抗菌效果，可持續7天；10%海藻酸鈉蛋白霜色糊能以「省水、省時」的方式進行染布，具有良好的媒染效果，染色後的棉胚布在5天內具有一定程度的抗菌效果。透過一系列的物理性測試，經海藻酸鈉蛋白霜色糊塗抹後的布料具有明顯的硬挺度，也容易剪裁，可做為簡易的抗菌染料。本研究之成果望可開發成抗菌衣物，更廣泛的進一步研究。

將回收來的咖啡渣烘乾後加入適當的賦形劑壓製成小花盆，過程主要在探討以不同的賦形劑及不同的粉渣比例壓製成咖啡渣小花盆，透過撞擊、土埋分解等實驗來測試咖啡渣小花盆，找出最理想的賦形劑及粉渣比例。 實驗結果以各種賦形劑中筋麵粉(7：3)組和中筋麵粉(6：4)組及高筋麵粉(7：3)組所製成的咖啡渣花盆綜合比較性較佳。進一步測試當咖啡渣花盆埋在土中時土壤的PH值變化，發現土壤PH變化不大，維持在弱鹼性。最後進行小菜苗種植實驗，發現菜苗皆能順利成長，無不良影響。2個月後，最終觀察到含有咖啡渣的菜苗成長高度為64cm，而未加入咖啡渣的菜苗高度為57cm。相互比較，加入咖啡渣後，菜苗的成長比率增加11％。

藍染活動令人驚奇，但如何染的好？光評肉眼沒有客觀標準。本研究用ImageJ軟體進行顏色分析，利用量測染布色相值H、飽和度值S，能有效分析染色效果。並藉此找出快速建藍最佳比例配方：以0.4 g染布為例，將1.1 g泥藍溶解在pH=13的10 mL鹼性溶液中，加入0.7 g保險粉建藍所得染液，其染後顏色與傳統染液相比，飽和度提升120% (34%→75%)，且時間效率增為3倍(30分鐘→10分鐘)。 我們設計「夾鏈袋藍染法」不須大量染液，也不怕髒汙，染布效率高且效果好，達到減量減廢的環保趨勢。更研發「藍染筆」，能在紙上體驗藍染有趣變色現象。我們更將實驗結果應用在氧化還原課程中，讓同學一節課就染出漂亮的藍染作品，具體結合文化和科學，更在傳統中注入一股環保潮流新契機。

透明木材是什麼?透明木材是一種嶄新的未來性材料，兼具木材和玻璃的優點，材質輕盈、機械性佳、耐熱且不易被破壞，具有高透光、能阻隔紫外線及高光學霧性等。透明木材的製作可用1 mm飛機木放入去木質素液加熱6小時再經過水洗、漂白、以95%酒精清除木質素、填充環氧樹脂，在真空環境中靜置成形。實驗中發現以1M氫氧化鈉加0.8M亞硫酸鈉組成的去木質素鹼液製成的透明木材透光度最好，可達65%。在應用上，將透明木材放在太陽能光電板前，僅比玻璃減少5%的電壓，顯示透明木材可阻止光線卻不會減低太陽能光電板的發電能力。實驗也發現，透明木材的導熱能力和木片、玻璃相當。以透明木材製作光霧百葉窗，能濾除44%光線，提升23%室內均勻度，值得更深入研究。

校園落葉每天掃不完又天天都要掃，為什麼我們不能用比較輕鬆的方法來掃落葉呢？ 於是，我們研發了「落葉終結者1號-推推掃」，只要往前推動，利用3D列印的反向齒輪，將落葉向後抛後落入收集籃，資料夾當滾輪刷超好用。看到家中的自動掃地機器人，於是我們利用樂高EV3機器人研發出「落葉終結者2號-智能掃」可以自行設定轉速，利用按壓感應器來進行碰壁轉彎，利用超音波測距來防止掉落階梯，它已經能在不規則木平臺及圓洞區自行進行掃落葉工作。目前我們的「落葉終結者1號-推推掃」已經在校園中實地協助外掃區同學掃落葉，證明實際可用。「落葉終結者2號-智能掃」雖然目前只能掃起小型榕樹落葉，但也提供了未來研發大型機種的微型模式。

本研究利用電解反應技術來探討含水污泥脫水之效率，由於處理污泥的成本往往過高，而電解反應脫水能有效降低其成本。一般帶濾式機械設備脫水後含水量通常超過50％，且裝置龐大十分耗電。而我們利用簡易的裝置，以小型電解反應進行實際脫水，在18-36v的電壓下，進行2hr脫水處理，其脫水效果目前可達到31.3～45.1％。而在含有重金屬的電解液中也能達到30-40％的脫水效果。最後我們改以垂直式的脫水裝置，其在陰極脫水效果更能達到40～50％，值得進行後續污泥脫水的研究。