第49屆--民國98年

近年來，光化學的技術廣泛的運用在我們的日常生活當中，但針對無機物方面的去除效果以及進一步的機制研判似乎較少被探討，因此本研究挑了課本中常見的重金屬汙染物'鉻'做為我們去除探討的對象。一般光催化反應主要依賴耗能的紫外光提供能量來激發光觸媒產生光生電子電洞。本研究主要係利用太陽光，在控制水溶液不同起始pH值、光照強度及添加不同電洞補捉劑下，討論比較誘發兩種光觸媒(ZnO, TiO2)與Cr(VI)間之光催化反應之效果及其可能之反應機制，再以固相及液相分析推論出其中可能機制。結果顯示，pH值的變化影響TiO2比較顯著，太陽光強度越強效果越好，電洞捕捉劑以Na2-EDTA幫助效果最顯著，ZnO可吸附之Cr多於TiO2，ZnO於反應過程中會酸腐蝕溶出升高水溶液pH值。

家中頂樓的【自然排風器】，只靠熱空氣上升的動力推動扇葉。其日月不停轉動的力量，讓我想到了發電的可能性。最初我們使用一顆電壓12V的機車用直流馬達當發電機，結果當自然排風器轉速在0 ~ 50rpm時，可以輸出電壓0 ~ 2V，證明自然排風器發電機的可行性。一般馬達必須在高轉速下才能有較大的輸出電壓，而自然排風器轉速大約在70rpm以內，且扭力不足，於是我們在自然排風器正上方安裝一個強扭力馬達來穩定排風器的轉速，並將發電機改安裝在排風器的下緣，終於取得13V以上的大電壓，可以對蓄電池充電。若一個自然排風器發電機可充飽一個電池，那麼許多個自然排風器發電機串聯起來，其電壓及電流就足夠全家照明所須的電源，這是一個相當值得開發及推廣的再生能源電力。

本文旨在探討萬花筒中的美麗圖形的現象原理。過程中透過碎形理論及迭代函數系統進行分析，並對其美麗圖形的建構組成，找出背後的數學理論。文中在制式萬花筒實物模型及軟體的模擬中，找出萬花筒中圖形背後的數學函數對映關係。發現其結果是依循三稜鏡所構成的頂點為中心，並以三頂點中心等間隔鏡射生成的平面，複製出對稱的圖形進而產生六芒星，並在三稜鏡面上所生成的鏡射平面上，再進行以六芒星為基礎圖複製的無理旋轉而成，最終使鏡射平面上佈滿稠密的六芒星。而該六芒星中心點會以三稜鏡的三個頂點為圓心的夾角，等間距地生成於起始位置周圍，而轉動萬花筒所產生的美麗圖形，正是基本圖在圓筒內進行遍歷的鏡射所生成，結果如下。

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份，若被隨地丟棄勢必對環境造成污染。分析其結構，由於存在對重金屬離子具螯合作用的羧基，因此，可用於捕捉重金屬離子，作為偵測污水離子的利器。另外，若將螯合的銀離子以化學還原法製成奈米銀，將可應用於抗菌。本研究結果有：(1)PAA對Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag等離子具有明顯螯合效果。(2)螯合反應：PAA＋Mn＋←→ [PAA-M]n－x＋xH＋，其可利用濃鹽酸使其再生。(3)螯合能力以Fe3+最強，Zn2+(Mn2+)較弱。(4)螯合離子的最小極限為10-3(M)，我們採樣的廢水有重金屬污染，推測濃度大於10－3(M)。(5)成功將螯合的Ag＋製成奈米銀，為金黃色，屬於球形銀，甲醛濃度愈高，奈米粒徑愈小。(6)奈米銀與銀離子在抗菌上的確有明顯效果，平均粒徑小，抗菌效果越強。

顯微鏡、望遠鏡、相機等所使用的每個光學玻璃透鏡，只有固定的焦距，無法靠單一透鏡做到倍率的改變，必須靠拉長或縮短多個透鏡之間的距離。因此鏡頭的長度、系統的體積、和成本上都不是最佳的選擇。我進行可改變倍率透鏡之研究，將傳統光學玻璃透鏡改為高彈性薄膜和高折射率液體所組成的液體透鏡，透過控制透鏡內層的液體填充量，可讓彈性膜有不同的表面曲度，形成具多重倍率的液體透鏡。在這個研究中，我進行許多研究工作，包括透鏡的設計、彈性膜和填充液的特性研究、填充液改變量的影響分析及調整方法、透鏡相關理論、透鏡教學教具、非接觸式測距等，完成了可變倍率透鏡，在物理的透鏡成像教學和生物觀察，以及實際應用上，都提供很多的幫助。

蝴蝶起飛與照光溫度有關嗎？翅膀上的鱗片跟溫度有何關聯？本實驗以9種蝴蝶，來探討翅膀及胸部在照光及停止照光後的溫度改變情形、及其與鱗片排列關係。本研究發現在照光8分鐘內，翅膀平均溫度以紅紋鳳蝶28.2℃最低，淡色小紋青斑蝶、暮眼蝶33.7℃最高；胸部平均溫度以小紫斑蝶28.4 ℃最低，以淡色小紋青斑蝶34.4 ℃最高。在停止照光後5分鐘，翅膀平均溫度以高山粉蝶27.2 ℃最低，淡色小紋青斑蝶32.8 ℃最高；胸部平均溫度以高山粉蝶27.4 ℃最低，以暮眼蝶33.4 ℃最高。依翅膀與胸部溫度曲線交叉時的溫度及鱗片構造歸成三類，發現翅膀鱗片排列緊密度高、鱗片間空隙小，則溫度較高；當胸、翅溫度交叉達一致時，便是可以起飛的溫度，而此溫度與胸、翅平均溫度大致吻合。

從小學到大學，幾乎所有老師都使用板書方式進行上課，當老師使用粉筆書寫及使用板擦擦拭時，老師及坐在前幾排同學會發現有一些白色粉筆灰會掉落在自己身上，輪到當值日生時就得每節下課去打板擦，而打板擦時粉筆灰又到處飛揚，到底應該如何改善呢？這是師生最為關切的問題，我們將板擦和吸塵器的功能結合，製作出吸塵式板擦，輕巧不需插電，具環保又實用，擦拭方便，可以邊擦邊將粉筆灰帶走，減少師生吸入懸浮的粉筆灰，藉以改善教室的空氣品質，讓師生有清新良好的教室環境。

台灣從傳統的農業社會蛻變轉型，邁入經濟發達的現代化工商業社會，雖然有了如此般的經濟奇蹟，卻也因此葬送了寶貴的生態環境；許多人對於林園的第一印象總是與「汙染」劃上等號，但在林園工業區旁的那一大片濕地卻鮮少有人知道，濕地中有許多水生動植物(例如：蒼燕鷗、海茄苳、水筆仔…等)，對林園人來說無疑是在水質淨化與監測上扮演了十分重要的角色。

機油一直是環境中常見且難以解決的污染問題之一。為了尋找是否有方法能加快清除機油污染，我們搜集數種坊間傳說具有去油污能力的天然物，先將其浸泡於機油中作前處理，再加入自機油污染處分離出具分解機油能力之土壤菌(分別為Gordoniaspp.及Ochrobactrum spp.)，藉由測量菌液的O.D 值以推測機油分解菌分解機油的效率。實驗結果顯示，經黃豆渣處理的機油，能使機油分解菌在相同時間內大量繁殖，提高機油分解的速率。另外，我們將分解後的機油淋在剛萌芽的綠豆上，與未經分解的機油比較，發現分解後的機油能降低對綠豆的毒性。因此我們認為在生物復育的過程中，可以先將黃豆渣灑於機油污染處，再加入機油分解菌，以縮短復育的時間並提高分解效率。

色素增感型太陽能電池是利用光觸媒原理成的，因為光觸媒(ex.二氧化鈦)接受光子而產生電子躍遷，但單一基材光譜吸收範圍狹小，因此使用單一基材的電池轉換效率並不高。在此將帶入「複合光觸媒材料」的概念，混合各種基材並擴展其光譜吸收範圍，然而價格昂貴的奈米級基材(除了奈米級二氧化鈦較為平價)提高電池的製造成本，導致普遍性不高，因此將研究奈米級與非奈米級基材搭配，以降低成本並且達到提升轉換效率的效果，藉由複合光觸媒，減低電子再複合的機率(電子進入非正確電路方向的機率)，將以奈米級二氧化鈦與非奈米級氧化鋅、二氧化錫、三氧化二鐵為基材，混合並找出提升電池的轉換效率之最佳比例。