第62屆--民國111年

登『糖』入『食』~~探討糖製作形成吸管的可行性

為了能製作出糖吸管,查閱文獻後發現雖然有不同材質的環保吸管,但沒有利用糖製成吸管的紀錄。經實驗後發現糖(50g)與水(45ml)的比例為10:9,再加入添加物糯米粉1公克,即可形成吸管但不好脫模。由於糖的黏著性強難以脫模,歷經五代不同模具的改良,終於製作出容易脫模的糖吸管。糖吸管的物性分析如下:水溫越高吸管的重量百分比減少越多;水溶液pH值越低吸管重量減少百分比越多;糖吸管會受環境濕度100%影響,糖吸管於兩天時重量減少達52%。成功製造出的糖吸管甜度為2~2.8,比市面上飲料的三分糖還不甜,側面和垂直耐重各為3300公克和855公克,本研究成功製作出糖吸管,如果將來量產可以取代塑膠吸管,對環境保護能有助益。

福木葉萃取液應用於生物除草劑之可行性評估

大花咸豐草(Bidens pilosa L.) 為主要的入侵植物之一,菲島福木(Garcinia subelliptica Merr.)能否作為生物除草劑,抑制大花咸豐草的危害。以最佳萌發條件培養三種作物與大花咸豐草種子,福木葉萃取液皆能抑制種子萌發,但對大花咸豐草的抑制效果優於另外三種作物。以福木葉萃取液進行幼苗測試。可抑制萵苣主根延長,抑制小麥草植株、不定根與大花咸豐草植株生長。考慮福木相剋作用與大花咸豐草和作物競爭的影響,(1)萵苣:相剋<相剋+競爭<競爭(2)小麥草:相剋+競爭<競爭<相剋。建議兩種萵苣,播種前使用5%福木葉萃取液,抑制大花咸豐草種子萌發;小麥草需等大花咸豐草叢生後再使用10%福木葉萃取液還可促進小麥草的生長;單獨處理大花咸豐草則使用10%福木葉萃取液達有效抑制效果。

盲人眼鏡

對視障者而言,一般人習以為常的行走也變得十分困難,本研究希望透過電腦視覺充當他們的靈魂之窗,提供視障者更友善且能夠提升交通安全的輔助裝置。本研究使用樹莓派搭配網路攝影機與光達感測器接收影像與距離資料,將資料傳至伺服器後利用物件辨識演算法辨識障礙物種類,並辨識結果與距離回傳至樹莓派,當前方出現障礙物時,裝置能透過耳機即時發出警示音告知使用者。本研究也透過雲端減輕裝置運算負擔以達成減少耗能及縮小裝置體積的目標,讓裝置能夠像眼鏡一樣讓使用者得以辨識前方物體的種類與距離,輔助視障者避開行走路徑中的危險,進一步保障使用者的安全。

有「膠」無痕-乾式膠帶的製造

市售膠帶為了讓黏性增加會塗上黏膠。本次科展我們研究製作可重複用無殘膠的乾式膠帶,其實驗分為如何製作乾式膠帶,以及比較校內樹葉、生活用品與塑膠材質為模版製作的膠帶。實驗結果發現便宜的白膠可做為乾式膠帶的主要原料;而表面越光滑平整的樹葉所製作出的膠帶掛重會越重;生活用品以塑膠材質做出的膠帶掛重最好;我們也發現塑膠模版分子含有氧原子或具極性所製作的膠帶掛重較高,其中又以聚乳酸(PLA)作為模板所製作的乾式膠帶掛重最佳,單位面積掛重為415g/cm2。為了取得方便,我們以聚碳酸酯(PC)為模版,將白膠加入適量過濾水所製作的膠帶掛重最高(單位面積掛重>541.83g/cm2),最後我們也將所製作的膠帶成功黏貼在鐵櫃、冰箱、白板、磁磚上掛重。

多孔性氧化鋅矽藻土複合材料在抗菌上的應用

本篇研究以矽藻土為原料,藉由添加無機物及抗菌材製作一兼具多孔性及抗菌功效之複合材料,為了製作高比表面積的氧化鋅粉末,以自行組裝改良式直接沉澱裝置,比較反應溫度、體積流率以及滴定速率對產物粒徑的的影響,在材料造孔實驗方面,採用精鹽、硝酸鉀以及過碳酸鈉作為造孔劑,以溶解方式形成孔隙結構。由實驗結果得知,矽藻土經摻混水泥砂可獲得極佳的成模強度,而改良式直接沉澱法證實降低體積流率以及提高反應溫度皆可有效提升產物的比表面積,當反應溫度由25°C上升至60°C,所製備的奈米氧化鋅粉末的比表面積可達15m2/g以上,約為原先的5倍左右,將含有68nm 5%ZnO的多孔性矽藻土複合材料進行抗菌實驗,在水相環境下對於大腸桿菌的抗菌率可接近100%。

豆科植物萃取物之應用與探討

在本實驗中要探討八種豆科植物萃取物之抑菌能力,從所選的豆科植物之種子分別用水與酒精進行濃縮萃取。研究目的是為了開發以天然植物為主的抗菌物質,減少對環境的污染及危害。針對校園衛浴設備的水槽、地板、小便斗、馬桶進行採樣。實驗中選擇各設備菌落數最多的菌種單獨分離出來進行抑菌能力之實驗。在抑菌能力中會從濃度和劑量等兩方面去探討不同豆科植物的抑菌能力,並與酒精一同比較抑菌能力。結果顯示本實驗所選用之豆科植物:紅豆、花生、黃豆、四季豆具有抑菌能力,在加入酒精一同比較後我們發現黃豆、花生、四季豆與花生之抑菌能力高於酒精。在閱讀相關文獻之後,我們判斷豆科植物中可抑菌的物質為黃酮等酚類化合物。

甲基磺酸銅的合成與先進封裝的電鍍應用

甲基磺酸銅比硫酸銅的溶解度更高,適合用於高速銅電鍍,並應用於3D IC的TSV和先進封裝的TIV銅電鍍。先進封裝除了TIV製程外,若想要同時電鍍不同尺寸的銅柱凸塊,並維持均勻性則是另一個挑戰。本研究改良甲基磺酸銅合成方法,並將其再結晶,得到高純度的甲基磺酸銅晶體。以合成的甲基磺酸銅為原料,配製成電鍍液,並探討不同直徑的銅柱凸塊沉積,達到高度差小於 2% 的均勻銅柱凸塊。

生質環保「袋」著走

塑膠垃圾汙染日益嚴重,為了替環境盡一份心力,我們決定研究生質塑膠膜。使用玉米澱粉和明膠為基底製做生質膜,調整各項材料比例,再進行拉力、吸水能力等物理特性及燃燒、土壤掩埋分解測試。發現自製生質塑膠膜的張力能夠高於市售塑膠;燃燒後質量縮減率也可達100%;經土壤掩埋一週後即可完全分解。 我們依據自製生質塑膠膜各種特性考量,選出最佳比例:[0.5%甘油水溶液100mL+2g明膠+2g玉米澱粉+1.5mL醋]生質膜,將其製成餐具外包裝、塑膠背心袋、鉛筆袋、物品外包裝等日常盛裝非水性物品之塑膠袋,證實自製生質塑膠膜可以達到和市售塑膠一樣的包裝及承重效果,丟棄燃燒後可大幅減少灰燼剩餘質量;經土壤掩埋後亦可在自然環境下完全分解,達環保目的。

守護食品賞味期~RFID智慧標籤

本研究自製電解質電子標籤,結合物聯網(IoT)溫溼度及RFID傳感設備,以食品包裝內溼度與導電量變化及無線射頻辨識技術,進行食品最佳賞味期的判別。研究發現:食鹽電解質溶液導電佳,一般濾紙載體導電效果優,廚房紙巾載體電流傳導時間短,皆可作為電解質載體。電解質濃度越高,溶液或載體的導電量越高。電解質電子標籤受潮時間越長,水分越高,導電量越高,受潮一段時間後可以干擾RFID傳感器運作。廚房紙巾RFID智慧標籤干擾速度優於一般濾紙,保鮮盒包裝優於夾鏈袋包裝。導電量在明顯的受潮反應後逐漸平緩,一般濾紙RFID智慧標籤高於廚房紙巾,大尺寸包裝高於小尺寸包裝。運用自製之RFID智慧標籤及撰寫商品結帳程式可以守護食品賞味期,保障消費者權益。

以手機app研究各項變因對藍印術反應速率的影響

此研究主要以手機app『科學日誌(Arduino science journal)』研究各項變因對藍印術反應速率的影響。發現普魯士藍並不會溶於水中而是懸浮在溶液中或產生沉澱。研究結果發現UVB紫外光組的反應速率明顯高於LED組與日光燈組。雙氧水與硫代硫酸鈉不是對光敏感的還原劑,對光敏感的還原劑其還原能力順序為:草酸根>檸檬酸根>酒石酸根。鹽酸與稀硫酸的濃度對藍印術反應的反應速率沒有明顯影響。硫酸在較高濃度時會使藍印術的反應變慢。對於反應級數的研究,根據實驗結果可得到草酸根的濃度對反應速率應為1級;赤血鹽的濃度對反應速率為0級;三價鐵離子的濃度對反應速率應為2級反應。 R = k〔C2O4 2−〕1〔Fe(CN)6 3−〕0〔Fe3+〕2,並由級數推估出可能的反應機構。