第60屆--民國109年

我們從網路看見一位國外網紅破解了星光配方，重現星光耐火效果！讓我們對耐火黏土產生興趣，自製檢測裝置進行耐火黏土配方與原理探討。 我們分析耐火黏土的基本組成有「黏土粉、黏膠、膨鬆劑、添加物」四類材料，測試出最佳耐火配方①黏土粉：玉米粉、②黏膠：白膠雄獅或糯米膠、③膨鬆劑：小蘇打、④添加物：增加軟度—漿糊；降低溫度—明礬、硼砂、滑石粉。歸納出黏土耐火原理是表面受熱產生膨脹碳泡沫，內部產生千層派或多孔洞麵包結構，小蘇打產生的CO2取代孔隙的空氣，產生耐火效果。 我們調配自製三種耐火黏土配方「白膠雄獅明礬」、「糯米膠硼砂」、「糯米膠滑石粉」，其耐火效果都優於國外網紅配方，且可塑性更佳，甚至誤食對身體無害。

在這個實驗中，我們針對火焰在燃燒時，它所在的「空間形狀」與火焰的「位置、高度、長度」，來量測燃燒時間，期待利用量測出來的數據，配合自然課課程中有關「熱的對流」來推論，並找出一個適合燃燒的條件；實驗時，我們選用圓柱、四角柱、圓錐三種形狀的玻璃瓶，搭配五種不同的點火點高度、二種火焰長度來取得數據，其中圓柱、四角柱，除了在「瓶口圓心測量」，另也測量了「偏向瓶口邊緣位置」數據來做比較，圓錐因為瓶口較小，只測了圓心，實驗初期，遭遇到不少問題，如「火點不著」、「火焰變長」和「排除廢氣、冷卻」等問題，經過大家討論後解決，最後依數據來推論「瓶子形狀」與「火焰的高度、位置、長度」，對於「燃燒時間長短」的影響。

以環保觀念為出發點，探討果皮防曬的效果，結果發現: 1. 純果皮原液減少輻射量最好的是 酪梨，高達72.04%，為其他果皮汁的2到3倍。葡萄、火龍果、茄子降低紫外線指數效果亦佳。 2. 防曬以色素為主:酪梨、火龍果、葡萄；以色素以外的物質為主:香蕉；茄子的防曬除了色素還有其他物質參與；火龍果豐富的膠質是防曬效果佳的重要因素。 3.以護膚乳或護膚油作基底的三種自製果皮汁防曬乳的防曬效果約在90~120分鐘達最高，因此建議出門前1小時先塗，之後每小時補充一次。 4. 以絲瓜水作基底的三種自製果皮汁防曬乳的防曬效果都很好，雖然比不上市售的防曬乳，但是防曬效果都接近七成以上，尤其是葡萄皮汁，我們相信這是值得研發的新產品。

桁架(TRUSS)是以三角形為基本結構再不斷延伸的結構，其應用在生活中屢見不鮮。本實驗在探討簡單桁架結構的穩定性，其穩定性以載重比(R＝承重/自重)表示，載重比越大，穩定性越高。若以單一三角形來看桁架結構，底角越小的等腰三角形結構穩定性最好；直角三角形及不對稱的三角形都次之。其次，多三角形的簡單桁架，其構造越對稱且內含的三角形數量越多，結構越穩定，承重的載重比值(R)越大。簡單桁架內的零桿件雖不受力但對結構的穩定性卻有很大的助力。再者，不同幾何造型的桁架橋中以三角形桁架橋的載重比最大，具有以小搏大的概念，是製作桁架橋時，值得參考的桁架橋造型。

使用尼羅紅螢光染劑對已知的1至7類塑膠染色，我們測試條件下，98無鉛汽油為溶劑、波長365nmUV光照射、(22微米)500目不鏽鋼網當濾材，可以得到最佳辨識率。若濾材微濕就進行尼羅紅染色，會降低螢光偵測塑膠微粒的靈敏度，塑膠樣品染色後靜置的時間愈短辨識率愈高。來自環境的塑膠微粒和非塑膠有機物，即使不染色，當受UV光照射時也會發出較微弱的螢光，但是顏色有差異，可使用簡單的濾光片分辨出過濾環境樣品中的塑膠與非塑膠，解決尼羅紅染色對自然界中有機生物欠缺分辨能力的困境。解析海砂中的塑膠殘留量發現：距離海水愈近殘留量愈高，此趨勢和海砂的顆粒大小較無關聯。表層海水中的塑膠微粒數量驚人，3185/1000ml，大約是溪水和雨水中塑膠密度的3〜10倍。

眾所周知，「如何使用三種不同邊長的正三角形，去拼出邊長最小的正三角形？」這個問題是困難的。本文限縮在分層或拼接的拼法下，探討此問題，並得到了答案。解決過程中牽涉到正整數解的存在性問題──如何找最小的正整數z，使得方程式ax+by=cz 有正整數解，其中a、b、c為三種正三角形的邊長。

水熊蟲0.25~1.5 mm不易收集與觀察，為了提高收集效率，因此比較文獻收集方法與自製濕離法，實驗發現自製濕離法可有效收集大量水熊蟲，且最適合採集水熊蟲的環境與時間點：面向東方與東南方、春季和降雨後潮濕的苔類植物。進行水熊蟲與其棲息的蘚苔植物種類鑑定，得知校園水熊蟲為趾生熊蟲屬與端爪熊蟲屬，並棲息於錦苔屬、溼地苔屬捲葉濕地苔、真苔屬、鱗葉苔屬、捲薄苔屬與澤苔屬的蘚苔植物。文獻指出空氣中二氧化硫濃度會影響水熊蟲分佈 (Steiner, 1995)，因此未來將先嘗試飼養水熊蟲，使實驗動物穩定後，探討水熊蟲因空氣汙染後的隱生、死亡或其他生理機制的表現，評估其是否有潛能成為空氣污染的指標生物。

市售涼感巾涼感原理是靠聚酯纖維表層的塗布或是改良不同織法來增加涼感效果。 但是聚酯纖維本身不吸水不透氣，所以在材質的選擇上與人體能感受到涼感的原理不同。 本研究拋開改良紡織品的想法，直接從涼感原理著手，透過海藻酸鈉與氯化鈣交聯反應產生的高分子聚合物製成涼感巾，我們稱它為親水反應膜涼感巾。透過實驗測試，我們找出了最佳的濃度配方為海藻酸鈉2%與氯化鈣1%交聯反應5分鐘，以這配方製作的親水反應膜在瞬間涼感、持續涼感、水分滲透速度與可扭轉圈數各項參數裡表現皆優。 親水反應膜是高分子聚合物有優良的吸水效果，它可以把水分鎖在高分子網格內，因此也具有良好的保水性。既能吸水又能保水，所以涼感效果遠優於市售的涼感巾。

本研究利用尼羅紅染料(Nile red)為親脂性的特色加入有機溶劑製作成尼羅紅螢光染劑，將瓶裝水染色，使用濾紙二次過濾後，以UV光照射觀測，找出實際塑膠微粒子，再利用拉曼光譜可以明確辨識分子的特性對塑膠微粒進行光學分析，做二次塑膠成分鑑定。我們檢測部分市售的礦泉水，利用精細設計的過濾步驟濾出塑膠微粒子檢體，再利用本研究方法確定所找出塑膠微粒子的成分，比對各種塑膠成分，找出瓶裝水中塑膠微粒的可能材質，進而推測其可能來源。 本研究使用的檢測方式已可有效的標記出瓶裝水裡的塑膠微粒子，在顯微尺度下找到，並取得部分檢體的拉曼光譜分析其材質。

廚餘的流向是近年來熱烈探討的議題，昆蟲界的黑水虻更是消化廚餘的好幫手，於是我們先瞭解黑水虻的生物特性，研究黑水虻幼蟲的生態行為及設計飼養環境。本實驗的研究結果，得知在家是可以飼養黑水虻來處理廚餘，廚餘的濕度要控制在潮濕不要滴水，幼蟲消化廚餘是以四齡蟲的消化速率最快，在六齡蟲顏色轉咖啡色時，就要準備引道讓預蛹期的黑水虻幼蟲到乾燥的地方。幼蟲及廚餘所散發的腐臭味道可以加入肥料水及活性碳來降低臭味。黑水虻蟲糞也可當成花卉及果實類肥料。成蟲可餵食蜂蜜水增加產卵的數量。更設計經濟循環通路讓家戶可以循環飼養。整個實驗期間，也讓我們瞭解黑水虻對人類的生活環境並沒有產生衝擊性的影響，是經濟價值很高的友善昆蟲。