生活與應用科學科(三)科

本研究在於探討鐵生鏽與鐵除鏽相關實驗的成因、目的及重要性。 (一)鐵生鏽實驗： 1.了解潮濕氣候、溫度、酸鹼溶液，對鐵生鏽速率的影響，找出化學反應機制。 2.通過模擬實驗，評估在不同條件下對鐵的影響，提出防止鐵生鏽的策略。 (二)鐵除鏽實驗： 1.以電化學反應進行除鏽，研究電化學除鏽效能。 2.分析電化學除鏽的反應機制，調整電壓、電流密度、電解液濃度與溫度等，評估除鏽效果，找出最佳參數。 (三)研究成果： 1.為提高鐵製品耐用性，延長使用壽命，提出最佳防鏽策略。 2.小小貢獻：用電化學除鏽法，改造USB電源線，接上鱷魚夾，以小蘇打粉+熱水當電解液，即能輕鬆除鏽。

本研究嘗試利用水下聲學技術，以水草冒泡的聲訊為指標，透過出泡聲音頻率高低及出泡速率快慢的改變即時掌握水質變化，期許為水汙染的預警做出初步貢獻。首先，確認水草於未受汙染情形下的受傷聲學表現，接著再探討農業及工業廢水等各項汙染變因，如氨氮及銅離子的影響，結果顯示：水質酸化時，出泡聲音的頻率沒有變化，出泡速率則逐漸變慢，至pH=4.5時幾乎不出泡；輕度污染的氨氮濃度(0.5ppm)反而能促使水草出泡速率提升至3.1倍，但隨著濃度升高(0.8ppm)，又開始抑制出泡，當出泡速率突然降為輕度汙染時的6~7成時，可初步判斷水質近期遭受較嚴重汙染；銅離子會大幅降低出泡速率。最後，雙項汙染(如氨氮+銅離子)將造成更大的影響凸顯出銅離子對水草的傷害。

初體驗岸拋白帶魚一小時勾底斷掉八個天亞，好不環保！讓本組研究如何減緩天亞下沉速率？實驗得知天亞若沒螺旋，則下沉速率與重量成正相關，與截面積成負相關，但仍無法解決勾底困擾。故本組創新設計下沉可以旋轉的天亞，藉由旋轉讓位能轉換成轉動動能，減緩下沉速率；利用3D列印創作重量、截面積相同，不同導程角初代螺旋式天亞，明顯改善下沉速率，因易纏線而改良成螺旋機構自由旋轉的螺旋式天亞1.0；又因多圈無法順利旋轉再改良為多線式螺旋天亞2.0，但右旋、左旋都有路徑偏移現象，最後改良為兩段多線式螺旋天亞3.0，讓兩段螺旋方向相反使路徑成直線。創意螺旋式天亞釣白帶魚時，可大幅降低勾底斷線機率，亦可重複使用，達到環保又省錢的目的。

本研究以脫脂牛奶加酸製作牛奶膠水黏著劑，並自製黏著力及初始黏度測量裝置測定各不同成分比例及添加物的牛奶膠水黏力，以期製作出具有更高黏力的天然黏著劑。研究發現以6%檸檬酸製作的酪蛋白10克、添加0.4克小蘇打及5克高筋麵粉的牛奶膠水黏著力最高，為了做出容易保存且方便使用的黏膠，我們將含添加物的牛奶膠水烘乾製作成膜，成膜後以添加5克糯米澱粉勾芡液的牛奶膠水黏膠膜片在木頭及牆面上的黏著力最大，可應用於替代無痕掛勾的背膠，其黏著力與市售商品相當、保持力較市售商品為佳，而因牛奶膠水不防水的特性，牛奶膠水黏膠膜片只要滴水後待其軟化溶解便能簡單去除，不易受牆面材質的影響，不僅製做方便、價格低廉，亦對環境十分友善。

因暖化和教室過熱問題，我們自製檢測裝置探討各種配方和變因，進行降溫塗料研究。 我們從24種粉末中實驗出6種特色粉末深入研究。其中二氧化鈦漫射紅外線佳，二氧化矽阻隔佳，蛤粉則兼具漫射和阻隔效果。我們歸納出「白度、粉末性質和顆粒堆疊」是影響塗料降溫的關鍵。當顆粒堆疊的縫隙越少（形狀相似、顆粒越小）降溫效果越佳。 但顆粒粒徑＜3μm易產生團聚現象，無法均勻分布！ 我們也自製碳酸鈣微球，由不同大小顆粒的混合察覺大小顆粒鑲嵌能減少縫隙、降低團聚並增加白度。更意外發現蛤粉漫射效果佳是因為具有大小顆粒鑲嵌的結構！ 我們研發出四種降溫配方，加熱三分鐘能比市售隔熱漆低4.7℃，日曬保麗龍盒實驗也能低0.5℃，適合推廣應用。

咖啡量大，廢棄渣處理漸成議題，查詢咖啡渣成分，設想可利用方式，加入氫氧化鈉將內含油脂皂化洗出，其餘殘渣以糯米澱粉糊膠結製成板材；製皂部分探討肥皂在不同濃度氫氧化鈉中的溶解度，氫氧化鈉濃度、用量、添加乙醇、分次反應對皂化反應的影響；咖啡殘渣製板部分探討糯米糊加熱溫度、糯米糊與咖啡渣比例對板材抗彎折、隔熱的影響；板材使用、回收部分探討防水性、加入生澱粉（含澱粉酶）廢棄時分解情形。以咖啡渣製皂製板，從製作、使用到廢棄完全不產生污染，廢棄後可堆肥、作為燃料或是一般垃圾，毫無環境負擔，能充份利用咖啡渣的殘餘價值。

在本研究中，採用煅燒後牡蠣殼（氧化鈣）作為新循環材料用以取代傳統高碳排水泥材料達到減碳的效果，同時利用生物炭具高穩定性且不易分解的特性添加至牡蠣殼水泥中達到固碳之目的；而牡蠣殼水泥與菱殼炭之間存在無機物-有機物的材料鍵結問題，透過日常生活中常見的食品添加劑作為黏著劑的實驗研究。實驗結果顯示，攪拌時間50分鐘、氧化鈣與水為1 比2 是最佳製備參數；3wt%玉米澱粉作為黏著劑具有最佳的成品耐受壓力（5.33 公斤）與透水性（1.05秒）。 本研究實驗成功找出牡蠣殼水泥製備參數與透過無毒性食品添加劑作為材料黏著劑來達到以「分子料理」的概念結合食品科學走向「友善環境」的生產兼具減碳及固碳的效果，實現全球「2050淨零碳排」之目標！

我們是住在山區中的學生，也因此我們在生活中很容易取得木頭與使用木頭。我們這次尋找在學校中與學校附近可以取得的木頭來進行自製木炭的實驗，也測試是否做出來的木炭可否導電。所以透過我們的實驗，我們發現只要乾餾的溫度有足夠，所做出來的木炭都可以導電。而會影響自製木炭導電的差異是木頭本身的成分差別外，還有木頭的硬度與長度也具有影響。

本研究乃是以桌上型電腦塗抺散熱膏、風扇與防塵等研究，透過散熱與防塵策略，以達到其節能效果。在散熱膏研究中發現以0.2克五點降溫效果最佳；在風扇研究中發現以「前進風與後抽風」降溫效果更佳。在不同材質的過濾棉的研究中發現以「活性碳口罩」過濾細懸浮微粒效果最佳，並以活性碳口罩「最外層」的過濾效果更佳。在總結性評估中發現，散熱膏0.2克塗佈5點且加裝兩顆風扇「前進風與後抽風」與活性碳口罩「最外層」時，其降溫效果最佳。在總結性評估時測量電腦耗能，其耗電量約為0.01度，並無增加耗能，最後電腦內部積塵厚度為1mm，耗電量約為0.05度；積塵厚度為0.1mm，耗電量約為0.01度，能有效地節能。最後研發出磁吸式口罩架，隨時為電腦戴上防塵口罩。

本研究利用碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦、樹脂、蠟、色素、蛋殼、粉筆灰等研發環保新粉筆，且透過自繪粉筆檢測裝置，測量其書寫狀況。研究發現碳酸鈣粉筆容易書寫、且清楚，但易掉粉。硫酸鈣粉筆：質輕堅硬、抗變性高。二氧化鈦粉筆容易書寫，寫灰度極高，但較軟易碎。碳酸鈣：硫酸鈣：二氧化鈦：水=3:1:11:8整體效果佳。添加樹脂、水溶性蠟可以提升粉筆的抗變性且使書寫清晰。使用各色顏料色素可調和粉筆顏色，其中薑黃粉的調色較果最好。與市售粉筆比較，自製粉筆的書寫的附著率、寫灰度、擦灰度皆為第一名具有良好的市場價值，而在自製粉筆中添加蛋殼、粉筆灰回收再製作，是環保可行的方法。