生活與應用科學科(三)科

10%的芒草醋液、芒草灰燼淬取液對紋白蝶幼蟲和果實蠅成蟲的致死率高達90%以上。5%的芒草醋液和芒草灰燼液對已發芽的大花咸豐草和稗草生長抑制率高達90%以上。芒草醋液對外來入侵昆蟲生長具明顯抑制作用。芒草醋液可提升水稻產量達13.8%，提升玉米產量達15.5%。真菌細胞的細胞壁和所有昆蟲的體表，都是幾丁質構成，都會被醋酸和芒草醋液等有機酸溶液破壞。芒草灰燼，可避免蝸牛爬入取食蔬果。芒草醋液的成分物質主要有丙醛、乙醇、甲酸、苯酚。丙醛和乙醇對動植物生長影響不大，2.5%的甲酸+苯酚可達到對紋白蝶幼蟲和東方果實蠅成蟲100%致死率。甲酸和乙酸，可破壞幾丁質，讓苯酚進入蟲體而致死，故甲酸和苯酚互為協同劑。芒草醋液為非常有效的純天然生物農藥。

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。

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。

本研究探討不同沖泡條件對茶飲品抗氧化能力與茶多酚含量的影響，旨在找出最佳沖泡方式，並分析不同添加物對茶湯的影響並藉由碘滴定法推測抗氧化能力，了解茶多酚含量。實驗變因包含浸泡時間、加熱方式、茶葉顆粒大小，與糖、鹽、乳製品等不同添加物的影響。透過測量自製茶湯的值與抗氧化能力，探討如何沖泡出高「酚」好茶。 研究結果顯示，適當延長加熱與浸泡時間能提高茶多酚釋放，但超過一定時間也不會增加茶多酚，抗氧化能力反而下降。茶葉磨碎後沖泡可增加茶多酚，酸性環境對抗氧化能力影響不大；加入乳製品則會顯著降低其含量，尤其以奶精影響最鉅。本研究之科學依據，可幫助消費者選擇更健康的茶飲沖泡方式，並推廣茶飲的抗氧化價值。

本研究探討「養水」過程水質穩定的重要性，再以養水組、自來水組為實驗及對照，分別觀察水中氨氮、亞硝酸鹽與硝酸鹽濃度變化，驗證硝化作用是否自然發生。結果，靜置兩週能有效培養硝化菌，建立氮循環。當硝化菌大量生成後，水質會突然呈現清澈狀，若穩定度被破壞之後，還需要12天才能達成平衡。 再探討「養殖水」利用在種植上，可促進植物生長並兼具氮循環與碳固定功能。我們分別比較養殖水組的空心菜長度、重量與碳含量均優於自來水組，推估吸收二氧化碳量提升超過20%。本系統證明魚類排泄物可轉化為植物養分，創造「消氨×植碳」雙效益，實踐水資源再利用與碳固定目標，呼應聯合國SDGs中（目標6、13），展現簡單可行又具永續價值的水耕共生系統。

科技海綿（又稱環保海綿）能在不使用清潔劑情況下去除污漬，被認為是環保用品。但在使用過程中會逐漸變小後消失，令人疑問的是：它真的溶解了嗎？是否會對我們和環境造成影響？ 為此針對以下幾點探討： 一、探討其去污原理，並以顯微鏡觀察其纖維結構。 二、觀察使用後水體，確認使用後是否會釋放出塑膠微粒。 三、使用三聚氰胺檢測劑，測試使用後的水是否含三聚氰胺。 四、以使用過水種植綠豆與水蘊草，觀察生長情形，評估對生物的影響。 五、檢測市售牙齒美白橡皮擦，使用後是否釋放三聚氰胺或塑膠微粒，提醒消費者注意 安全。 透過實驗，期能探討科技海綿是否真的「環保」，並進一步了解其對生態環境的影響。