化學科

本研究先是探討為什麼烹煮某些澱粉食物會有起泡和成膜的現象，結果發現A型澱粉(穀類澱粉)其直、支鏈澱粉的結構，使澱粉鏈間的氫鍵連結力適中，故易起泡，可用酸、鹼破壞氫鍵或用油和澱粉形成複合物而抑制起泡。研究又發現，溶液靜置後表面會形成膜，是由支鏈和直鏈澱粉重新規則排列結合，故韌性佳、不易破，可覆蓋容器加熱。製膜的過程中添加蛋白質或甘油，並沒有提升原本澱粉膜的韌性。用於微波爐或電鍋時，因膜具有排氣和吸水性，在正常烹飪條件下都不會破，但若食物含水量太高、火力太強，會糊掉或乾掉，因膜具通透性，食物升溫情形略低於PVC保鮮膜。此澱粉膜和各種材質的容器黏合力較佳，且為天然聚合物，較健康、環保，具有商品化的價值。

本研究以綠能概念出發，嘗試將各類富含纖維素的廢棄物先行回收，經水解處理產生葡萄糖，再以葡萄糖為養分供應微生物繁殖。微生物分解葡萄糖之機制為氧化還原反應，經由電池裝置而產生電流，順利完成廢棄物轉換為能源的目的。在水解條件中，硫酸水解效果較鹽酸佳，硫酸水解效果為8M>9M>10M>11M；而就葡萄糖產量而言，木屑相較於舊棉質品、白紙產量較低，而在30~40分鐘是三者之最佳水解時間。比較白紙及舊棉質品葡萄糖產量，舊棉質品和白紙平均濃度約相等。最初所設計的第一代微生物電池，所產生之最大電壓可高達60mV，且持續放電時間長達5小時；而改良第二代燃料電池所得其最大電壓為125mV，且電壓在100mV以上持續時間72小時，十分穩定。本研究藉由廢棄物水解所產生之葡萄糖而供應微生物發電，是綠能觀念的延伸，應用上的創新，希望往後再改良、測試電池裝置，持續提高電壓及發電時間，製作出未來的替代能源。

本研究以數學上的Burnside’s Lemma思維，利用排列組合結合化學領域中的群論概念，應用在計算取代基可被替換的化學結構，所具有的異構物數量。 針對環狀共振(例如苯環)、環烷、直烷…等分子結構，推導出任意取代基種類與數量不同時，所對應的化學異構物數量公式。 推導完公式後，將CnHx中x個H的位置改成給定的取代基種類與數量時，然後系統化異構物數量的處理流程。最後再針對典型分子的化學點群，給出其對稱的數學排列群樣貌，作為各式計算的背景資料。

咦！我們學校附近的「北投溫泉公共浴場」怎麼整容了呢？哦！原來它改名為「北投溫泉博物館」了。 在參觀了北投溫泉博物館之後，使我們對「泡溫泉」的歷史和文化有更深一層的認識。 但我們希望除了「泡溫泉」之外，還能進一步認識溫泉的相關特性。於是我們針對陽明山溫泉水質與溫泉水對周遭的影響做了本次的研究。

目前坊間把毀損廢棄的壓克力板再利用方式是以高溫（235℃-245℃）熔融後再製，但這方法須耗費更多的能源，我們想找出其他方法可以讓廢棄的壓克力變成更有價值的東西。經我們的研究結果發現，用簡便且低成本的方式－酒精可以溶解壓克力。更可利用加溫的酒精把毀損的壓克力板製作出具奈米材料特性的壓克力海綿，這可應用於醫療與化妝品方面。也可以把毀損的壓克力板製成高分子薄膜，以應用在氣體分離、滲透蒸發、醫療等領域。本實驗中在沒有精密儀器支援下，以自製的方格透明片來計數薄膜孔洞所佔的百分比，比對前後實驗結果，仍可得到合理的結果。本研究結果值得提供給專業的高分子材料專家學者參考運用，以提高廢棄壓克力的再利用價值。

最近從各報紙及新聞報導中，看到永安鄉民眾抗議中油公司排放污水污染水域，導致農作物枯死、水質變劣；桃園地區鎘米污染、林園石化區污染而引起「林園事件」。這些問題使我們想到；目前水質屋傘對我們的健康甚至生命之威脅，已到十分嚴重的程度！因此，在上自然課時請教老師有關這方面的問題，老師帶我們到附近工廠查看污水排放情形，發現從前清澈的河流，如今已滿佈垃圾、廢棄物甚至動物屍體等，顯得混濁、污黑、惡臭。令我深深警覺；我們的生活環境已被嚴重侵襲，自然生態也遭嚴重破壞！引發了我們想去了解乾淨的水和受污染的水對生物的影響到底深重到何種程度？

去年暑假，到鄉下嬸嬸家做客。有一個晚上，想偷偷的熄掉那叫人聞了就不舒服的蚊香；我拿起了盒蓋，將裝蚊香的鐵罐子蓋上，過了一會兒，再去打開盒蓋，沒想到那蚊香竟然還繼續的燃燒著呢？記得自然老師曾經說過：「燃燒中的物體，如果氧氣的來源斷絕了，就無法繼續燃燒下去。」怎麼……？暑假結束後，我把這件事拿來請教老師。老師說，這是一個很有趣的問題，要我動動腦筋研究研究，於是我們就做了以下一連串的研究。

自2019冠狀病毒在全球大爆發後，「戴口罩、勤洗手」成為個人防疫的重點。因此，讓我們對洗手產品產生了興趣，本研究將探討如何自製環保洗手皂球。 我們先用市售洗手產品訂定檢測洗手液的方法，並以椰子油做基礎皂基再添加橄欖油、蓖麻油與棕櫚油做出不同比例的液態皂基，實驗結果中顯示：添加橄欖油比例越高時，起泡力與去油力都會增加，但皂基會變濕軟且較難溶解。添加蓖麻油皂基Trace速度快，皂基不會因為添加量過多而變濕軟。添加棕櫚油可增加皂基硬度，且添加量越多去油力越好。最後抗菌皂球製作中發現利用薄荷萃取液以6%海藻酸鈉溶解含棕櫚油皂基與3%乳酸鈣水溶液作用3分鐘所產生的皂球能成功包覆皂液、形狀結構完整、抗菌力佳，最適合用來洗手。

本實驗採取的製程方式是改良自高中化學實驗－銀鏡反應，利用多侖試液，加入葡萄糖作為還原劑，則可析出金屬銀並附著於反應容器的表面。在?米銀製作過程中，我們應用界面活性劑SDS(Sodium dodecyl sulfate)吸附在微?表面上以抑制其凝聚，在這個實驗，我們加入不同劑量的SDS，並且發現加入1.5g的SDS，在410nm吸光值最高。我們採用1.5g的劑量的SDS，測出吸光值後，採取吸光值最高的奈米銀溶液，製作成PVA薄膜，並且發現具有抑菌的效果。 我們將此澄清透明的亮黃色奈米銀液體製成的ＰＶＡ薄膜，等薄膜凝固之後，貼在培養基上，有的直接用澄清透明的亮黃色液體塗抹，或是不讓薄膜凝固直接塗抹，觀察抑菌及抗菌效果，此為本實驗重要之論點，也能由此再證明一次此澄清透明的亮黃色液體正是奈米銀粒子。

我們嘗試用乾電池裡的材料來製作方便攜帶又環保的電池漆與電池紙，先嘗試測量各物質的電阻以及其適合的溶劑，最後決定碳+松香水，電解質+水，鋅+膠水。用宣紙當鹽橋，觀察電壓、電流，雖然在A部分電流是測不太到的，但在B部分中加強了接觸面積後，電流也有明顯的提升我們嘗試用2B筆塗的碳紙當碳極，來接出正極二氧化錳所產生的電，並用氯化銨水溶液滴入濾紙來取代宣紙作為鹽橋，負極則用鋅片來代替電阻大的鋅粉，製成了新的電池紙，在碳紙部分也嘗試用了各種不同種類的碳紙來做比較，發現在2B 4B 6B筆塗碳紙中2B碳紙電壓最高，目前電流及電壓值在應用方面可以驅動小型電池錶以及小型電子車，未來將嘗試更多日常生活電子用品上。