生活與應用科學科(三)科

本研究使用廢棄牡蠣殼，製作可回收、多孔隙的發泡煉石，吸附重金屬以解決水污染問題。由實驗可知，外層牡蠣殼粉末的吸附能力比內部珍珠層更佳。觀察顯微鏡，牡蠣殼的碳酸鈣成分經煅燒後會呈多孔隙狀態，具有更好的吸附重金屬效果，研判是表面積增加所致。 研究也發現pH=10有最高的重金屬吸收量。依據勒沙特列原理，鹼性環境有利於H2CO3⇌H+ + HCO3-正反應的進行，推測是牡蠣殼粉解離生成HCO3-，促進了重金屬的吸附。 自製發泡煉石確實能有效吸附重金屬並可重複回收使用，達到聯合國永續發展目標(SDGs)中SDG 6 淨水及衛生、SDG 14 保育海洋生態兩大核心目標。

為了了解學校落葉堆積對土壤和生物會有什麼影響，我們挑選學校不同種類的落葉，觀察它們長期堆放地點；另外收集這些落葉堆放到土壤上，在不同時間測量土壤的各種性質，最後對他們拍照和記錄；落葉用水萃取後加到培養皿的土壤裡觀察發芽比率；最後堆積後的土壤種小白菜，觀察有什麼影響。結果顯示初期落葉層對土壤溫度有明顯降溫效果，對土壤的水分、酸鹼質、生物、結構也有影響。1個月內落葉堆積的土壤和落葉的萃取液會抑制發芽，但兩個月後影響不明顯，而且對小白菜的發芽和成長有幫助。自然落葉堆積對於植物的成長幫助大於壞處。

本次研究從龍潭湖區域的蕨類植物調查開始，共計調查到四十八種蕨類植物。發現本區環湖區域多為接近70度以上陡坡，一般植物難以生長，但蕨類植物卻能在此生長良好，對水土保持有良好功能。 為了能更推廣蕨類植物之美，採取熱轉印方式進行印染，並以族群數量多、容易採集、葉片形狀大小適中等條件，選擇適合熱轉印印染蕨類植物27種，再以自製氯化鐵試劑來篩選含丹寧量高的蕨類植物16種進行熱轉印印染。 在熱轉印染中顯色鮮豔的沙皮蕨、半邊羽裂鳳尾蕨、細葉複葉耳蕨可提取植物染染液，染液能運用於植物染，但有機染液不易保存，加入含鋁、鈣等金屬化合物，可以產生色澱。而色澱乾燥後的色粉可運用在染色、繪畫顏料方面，用途多樣便於推廣。

本研究以『環保』的概念為前提，運用在基隆易採集海水的海域來進行研究。本研究探討不同海域海水、不同電極片對伏打電池的發電效能影響，結果發現：(1)電極片的選擇最佳組合：鎂-鐵 (2)電極片放入電解質中面積愈大，能增加效能 (3)電解質的選擇：和平島海域>八斗子海域>外木山海域(4)串聯多個伏打電池可以提高電壓。除此之外，我們也將鹽電池縮小化，運用基隆海水及鎂銅電極片組合就可用以照明。

本研究旨在探討熱致變色材料製程及變色特性並自製試合的測量儀器，以發展出防燙產品。本研究成功改良了 四氯銅雙二乙基銨鹽([(𝐶𝐻3𝐶𝐻2)2𝑁𝐻2]2𝐶𝑢𝐶𝑙4)製程，並發現四氯銅雙二乙基銨鹽([(𝐶𝐻3𝐶𝐻2)2𝑁𝐻2]2𝐶𝑢𝐶𝑙4)是一種不連續熱致變色材料，在45.0℃時由於幾何構型改變會由亮綠色低溫轉為深棕色(高溫)，可應用於各式防燙傷產品如廚房用品、防火門、馬克杯、藝術品等，但本研究亦發現此化合物極易與水結合影響變色特性，經熱重分析(TGA)判斷需加熱至80℃時才有辦法去除結晶水，因此本研究將此銨鹽除水後製成PVA薄膜、防水塗料以維持其變色的穩定性。同時本研究亦將四氯銅雙二乙基銨鹽中的銨鹽置換成其他種類，利用加熱時其幾何構型改變，以得到不同變色性質之銨鹽。

水泥是生活中不可或缺的原料，卻是碳排大戶，約佔全球7 %。另一大環境負擔是全球每年產出超過1600萬噸的咖啡渣。本次研究將利用碳化咖啡渣取代水泥砂漿中的砂石，並降低水泥使用量，找出黃金配比，製作出環保且具有相當強度的水泥磚，目的是能降低製造水泥磚時所產生的碳排。 從強度討論，設計【不同尺寸水泥磚的強度】、從原料中探討【碳化咖啡渣取代砂石比例】、【降低水泥使用量】，從實際運用上測試【水泥磚透水】、【水泥磚隔熱】、【摩擦力測試】。 實驗歸納，利用碳化咖啡渣取代20 %的砂石能維持一定強度，且降低水泥19.8 %的使用量仍有A級水泥地磚標準，黃金配比水泥磚，不但製作出高強度且輕量化的水泥磚更可以降低25 %的碳排放。

本研究發想自國外公路減速車道，以降低剎車失靈之大貨車災害，思考能否應用於我國下坡易肇事路段之可行性。研究小組選定砂土顆粒、鋪設厚度、平整程度、車體重量和速度作為變因，並透過模擬實驗來研究這些變因對減速效果的影響。實驗發現，以篩網選定舖面粗細與鋪設厚度會影響減速效果，不同顆粒大小和鋪設厚度的砂土會影響減速效果，其中細砂與5公分厚度的鋪設最有效。此外，海底淤泥和牡蠣殼粉的減速效果較差。實驗還發現，顆粒和鋪設厚度的關係並非線性，且不平整的表面和流動砂床狀態可以增加阻力，提升減速效果。車體重量和初速度也會影響減速效果。根據這些結果，研究小組提出了在台灣下坡路段設置環保型流動砂床減速車道的設計建議。