化學科

本研究以高溫鍛燒的褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨混合粉末作為電極修飾材料，並與多層奈米碳管(CNT)混合後，附著於碳紙極電板上。修飾材料中推測含有碳奈米纖維與碳量子點，其表面具親水性的含氧官能基，可提高CNT在水相中的分散性；而碳奈米纖維則推測可增加材料的機械強度，提升電極可撓度。研究藉由調整鍛燒溫度和氮材合成比例，探討不同變因下製造的材料對電容效能的影響。得知最佳合成條件為：褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨1：1(重量比)、鍛燒溫度為160℃下製作出來的電極修飾材料，可以有實驗材料中最高的比電容值162F/g，大幅提升了奈米碳管的比電容值(對照組64F/g)。期待未來能實際運用於電能儲存裝置上，或搭配電池應用於可撓式電子產品。

在高一基礎理化實驗中，有一研究氧化還原的“銀鏡反應”實驗，但我們在實驗時卻總得不到理想的結果，所以我們想藉此深入探討，影響氧化還原的因素，並將其應用於金屬鏡的製作。

大約在國小四年級寫書法時，看到墨汁瓶上由墨凝結成一片片的東西（以下稱墨片），就突發奇想想用這片東西來製成塑膠袋，看能否較為環保，這個概念終於在國二科展時，召集了一些同學展開了一系列的研究。

（一）高粱酒、威士忌可以點燃，而米酒、啤酒等則無法點燃。 （二）實驗中常常利用酒精燈燃燒加熱，但偶而也會遇到點不燃或是酒精燈氣爆等惱人又危險的事情發生。 我們心想酒或酒精點不燃的原因，及氣爆的威力，是否與酒精的濃度及蒸氣壓有關係，如果如此，那麼其它可燃物或是氣體（如氫）的氣爆，亦應如此，基於如上的推論，我們研究小組在老師指導之下，遂設計如下一序列的實驗。

石花菜是臺灣東北角重要的漁村文化產業，其細胞壁遇熱90℃以上會釋出親水性黏性多聚醣-瓊脂，它的構造是由長鏈狀瓊脂醣和瓊脂膠所組成，當溫度低於45℃時，長鏈狀結構會因氫鍵結合成雙股螺旋狀，最後再變成網狀凝膠體，也就是我們俗稱的石花凍；而東北角常見石花菜-瓊脂含量多寡分別為：鳳尾>小本>大本，當瓊脂濃度越高，凝膠速度越快，硬度越高，但若釋出過程中遇到酸鹼，會因長鏈狀瓊脂醣水解而降低凝膠效果，且濃度超過30%就不易凝膠，但若石花菜在凝膠過程中遇到鈣離子或是帶二價正電的離子時，凝膠效果會更佳，其主要原因為帶二價正電荷的離子可以形成鍵橋連結水解狀態長鏈瓊脂醣的CH2O-，使長鏈狀可以較快速形成穩定的網狀結構。

本研究來自於對便利商店兌換贈品～「阿朗基變色杯」的好奇，欲探究變色杯變色的機制與原因。研究透過資料蒐集，發現變色杯原理為感溫變色材料之應用，故針對各類變色杯及感溫變色微膠囊粉末的變色狀況、時間、溫度範圍進行實驗，了解變色杯的變色機制為感溫粉達特定溫度以上褪色的反應。研究進一步利用各色感溫粉的混色，及與顏料的混合，形成包含「新顏色感溫粉、二階段變色感溫粉、長範圍變色溫度感溫粉」等成果，使感溫粉變色應用更為多元。研究最後嘗試以各類溶劑混合感溫粉形成塗料，並探討在各類材質附著面的附著情形，發現利用白膠或膠水最適合作為感溫粉塗料的溶劑，將其運用在衣服及奶瓶上，形成生活中的感溫變色用品。

過量紫外線易引發皮膚病變。因此我們希望能找出較簡單的方法，使我們的材料不僅能吸收紫外光，更能轉換成可見光。我們以可發光高分子奈米纖維為素材並嘗試兩種方法。第一種方法為利用可發光之PFO/PFBT高分子混合PMMA製造發光纖維。並藉由添加特殊基團(BT)修飾高分子，使纖維可因能量轉移由放出藍光改為黃光。第二種方法為用聚乳酸混合聚集誘導發光特性(AIE)分子，並比較各配方。最後以HPS(AIE分子)與PLA 120 mg/mL溶於二氯甲烷:二甲基甲醯胺(7:3)製出的纖維最佳，且其能達到預期之光能轉換效果。總之，我們結合高分子聚合物、奈米科技與發光材料，製造可吸收紫外線之發光奈米纖維。未來可運用於面膜、有機分子檢測與抗紫外線衣物等方面，拓展可發光高分子奈米纖維的可能。

今年的化學科科展作品，無論就其形式與內容都具有實質的進步。本屆化學科作品特點簡介如下： 一、作品的看板及呈現方式清楚美觀，比往年進步許多。 二、今年作品所使用的材料均能符合科展安全規定，並未有因為不合安全規定而遭退件的事情發生。 三、一般來說，參展同學的表達能力很好，口齒清息且解釋清楚。表示同學們在這方面的教育很好。不過，也顯示出有部分同學的表達能力較差，他們大多來自鄉村地區，城鄉差異與科展作品的關係值得深思。 四、多數的同學在研究時，都能參考過去歷屆參展得獎作品的研究成果並分析其優缺點做改進，使得自己的作品更具深度，這是一種良好的科學態度與更確的科學方法。 五、本次作品有許多取材自學校的教學材料，這表示同學們能從實際問題中去發掘研究題材，使得作品的研究成果具有改進教學的參考價值。不過，這一方面也表示同學們對其他方面的題材思考較少，極待推廣。 六、本屆作品較缺少地區性的特點，未能把鄉土性的精神融入作品中，希望這一方面的題材能繼續開發。

在傳統的離子移動實驗中，我們常以濾紙當做離子移動的界面，但實驗過程卻不盡理想。另一方面，根據文獻資料提到，其實洋菜膠也可當做離子移動的界面，因此我們便嘗試尋找一種適合離子移動的界面來探討離子的移動速率及相關實驗－－我們找到最適合離子移動的界面及條件是：2%的洋菜膠含有0.05M 的硝酸鉀溶液，在12V 的電壓下進行，離子溶液的濃度採用0.50M。並且，藉此實驗我們亦可探討許多不同的變因及影響，找出最適合的實驗模式，加以應用在課本的實驗中。

本實驗主要在探討如何把電石製造乙炔時所產生的廢料完全再利用，因電石渣的主要成分為氫氧化鈣(Ca(OH)2)，因此設想以電石渣來吸收空氣中的二氧化碳(CO2)；實驗中將電石渣加水注入二氧化碳發現會產生碳酸鈣(CaCO3)；更進一步將碳酸鈣應用在土壤酸鹼度的改良，實驗結果得知碳酸鈣和pH值3之酸性土壤混合的比例大約為1：5左右，可中和其酸鹼值，使土壤恢復至pH值約為7的中性土壤。另外電石多用於照明、燃料以及農業上水果催熟，我們自製一個較安全的燃燒器具並探討電石量和其產生熱量的關係。實驗得知電石的質量越大，氧化後釋出的乙炔(C2H2)也越多，同時其所產生的能量也較大；透過電石催熟木瓜實驗驗證乙炔為催熟主因，但也得知過量的乙炔不會導致速率提升。