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佳作

科學「化」面:古典顯影的秘密

本研究針對六種古典顯影法(藍曬、凡戴克棕、鐵鹽印相、鹽印、吉利丁鹽印、蛋白印相法),依不同變因(紙張、感光劑濃度、水洗溫度、調色法),探討各顯影法的色階顯影範圍、明暗對比度與細節。結果發現不同顯影法擅長的顯影範圍、清晰度、與明暗對比不同;其中藍曬法擅長暗部顯影,凡戴克棕法則在亮部表現出色,鐵鹽印相法、蛋白印相法則是所有顯影法中,最能夠均勻表現所有色彩的顯影法。紙張與感光劑濃度對顯影結果的亮度與對比有明顯影響,而水洗溫度與調色法則是對顯影結果的清晰度與色調帶來改變。本研究最終彙整出一「古典顯影指南」,作為化學與藝術對話的參考指引,讓現代照片透過手工方式展現昔日的懷舊風格與藝術價值。

運用2003至2011年海溫資料預測臺灣強降雨可能性探討

近十年降雨變異性增加,強降雨事件引發災害。本研究希望由異常海溫值預測異常降雨發生,以減少災害的損失。 分析 2003 至 2011 年臺灣 19 測站雨量分為 5 區進行統計,臺灣全區雨量以 7 至 9 月平均雨量、變異性最大,可能與颱風強降雨有關。除部分區域外 1 月雨量、變異性均最小,可能和冬季吹東北季風帶來乾燥空氣有關。臺灣附近海溫值,發現臺灣西南部海域變化較大,東南部海域變化最小;海溫以 6 月及 11 月差異值最大,可能與季節轉換有關。海溫距平標準差值則有逐年增加的趨勢。利用海溫異常預測降雨,經檢驗有 4 個情況完全正確預測臺灣異常降雨發生,可做為雨量預測的參考。本研究試圖找出強降雨發生時海面高度、海面風場特性,但並無共通特徵。

超級馬利─臺灣產馬利蛛屬(法師蛛科:蜘蛛目)之新記錄種探究

台灣目前的法師蛛科(Zodariidae)僅紀錄1屬1種,我們在校園內利用掉落式陷阱,對地表無脊椎生物進行調查時,發現一未知種的蜘蛛,經比對文獻,鑑定其形態構造,推論是原產於日本西表島的黃足馬利蛛(Mallinella fulvipes, Ono & Tanikawa 1990),為新紀錄屬與新記錄種,並對雌雄標本重新描述、測量及繪圖。本研究首次記錄到黃足馬利蛛的巢穴形態,並描述其捕食行為、卵囊結構及子代數目。

想入「啡啡」,「皂」「板」有理!

咖啡量大,廢棄渣處理漸成議題,查詢咖啡渣成分,設想可利用方式,加入氫氧化鈉將內含油脂皂化洗出,其餘殘渣以糯米澱粉糊膠結製成板材;製皂部分探討肥皂在不同濃度氫氧化鈉中的溶解度,氫氧化鈉濃度、用量、添加乙醇、分次反應對皂化反應的影響;咖啡殘渣製板部分探討糯米糊加熱溫度、糯米糊與咖啡渣比例對板材抗彎折、隔熱的影響;板材使用、回收部分探討防水性、加入生澱粉(含澱粉酶)廢棄時分解情形。以咖啡渣製皂製板,從製作、使用到廢棄完全不產生污染,廢棄後可堆肥、作為燃料或是一般垃圾,毫無環境負擔,能充份利用咖啡渣的殘餘價值。

隨「晶」所欲,從「核」開始

我們已經知道,過飽和醋酸鈉水溶液可以產生結晶放熱反應,之後再利用過飽和醋酸鈉水溶液放熱特性,製作出了一些簡易的暖暖包,經過詳細的觀察後,測量出它的多種性質:不同過飽和醋酸鈉水溶液濃度與質量,它們分別的溫度、持久時間等。除此之外,為了要使自製暖暖包更迅速、更簡易的產生出結晶,所以我們便將長尾夾、髮夾、彈簧等各式各樣不同的觸發介質丟入自製暖暖包裡面,或是利用在袋外敲擊、按壓、音叉震動等不同的方式來使它產生結晶,並探討與延伸結晶之位置及結晶困難與簡單的程度。最終,我們期望能做出一個能重複使用、不會發生低溫燙傷、又可以維護大自然的自製暖暖包。

「空穴」來電—「太陽能塔」氣流動力與發電可行性之研究

太陽能熱對流發電是未來最新一代的綠色能源。本研究透過太陽能熱對流發電塔模型的設計、製作及情境的模擬,來全面研究太陽能熱氣流發電塔的熱對流特性及影響運轉效能的相關變因,以利進而建立發電系統。現代建築中為了為解決熱的問題,通常會設計通氣塔來進行排熱,本研究利用中樞塔的熱對流與內外的溫差建立一個立複合式的發電系統。在研究結果中發現太陽能塔塔內的氣流強弱取決於塔徑、塔高、集熱板面積、集熱棚底角、入口間隙等內在變因及光源強弱、塔頂與塔底的氣壓差及溫度差等外在變因;而若能強化太陽能塔的中樞塔內氣流,能推動塔頂之發電裝置,產生感應電流。若在中樞塔的包覆致冷晶片,亦可以利用管內外的溫差來達到發電的效益。

走「磺」入「膜」

市面上中小型風力發電機的蓄電池使用鉛酸電池,此電池兩極浸在同一電解液中,不斷充放電之後會有再結晶問題,使電池壽命縮短而不環保。為求「環保」,我們發現了可以改善此問題的電池──逆釩流電池。 此電池現用的質子交換膜多由Nafion®公司製作,雖廣為使用,卻因釩離子滲透率高而效率不佳,而萌生一種想法:可否找到更好的膜呢? 參閱文獻後,發現以聚醚碸樹脂(PES)、磺酸化聚醚醚酮(sPEEK)為材料的膜很有潛力。前人研究兩種材料比例差異,未以其他因素進行實驗。此報告主要以不同帶電程度──磺酸化程度的sPEEK製膜改良並探討。 在製作並測量各膜的物理性質後,因為膜的帶電性,配合其差異穿透的特性,進而提出將此膜用於更環保的電池──海水濃差電池。

「綠癌」生「綠金」-生態危害植物再利用研究

本研究針對同為世界百大生態危害植物小花蔓澤蘭與香澤蘭進行水蒸氣蒸餾後,利用其蒸餾提取物及殘留物進行再利用研究。實驗發現,小花蔓澤蘭與香澤蘭的精油收率分別為2.32 mL/kg 及 1.48 mL/kg,每克精油還原力與總酚含量分別為13.56±0.90mg Vit.C、7.58±0.77mg G.A. 與17.65±1.28mg Vit.C 、21.48±0.67mg G.A. ;每克精油清除12.25%自由基相當於0.23克與0.52克維他命E;每克精油減少50%油脂中過氧化物能力相當於0.20克與0.19克維他命E,如此好的抗氧化活性可應用於天然抗氧化劑功能的使用。提取物可配製成驅避台灣鋏蠓的防蚊乳液可有將近4小時完全驅避時間;另蒸餾後殘留物也能成功應用於天然植物染及DIY手作紙。經本研究成功的讓原本摘除後只能焚燒的廢棄物有完全的利用價值,真正的讓『綠癌』生『綠金』。

日夜熱電共舞

「致冷晶片」是種將電能轉換成(高溫與低溫)的設備,如果反向操作,致冷晶片內半導體材料會拉大其電位差,變成具有提供電動勢的發電設備,進一步研究自製一台靠太陽熱能發電的系統。 研究內涵: (一)瞭解致冷晶片其結構與功能。 (二)「溫差→發電」實驗,進行發電量之研究。 (三)進行白天與夜間溫差實驗,溫差時間加長讓發電量增加。 (四)設計出構造簡單、體積小、又能長時間維持發電的機構。 我們的研究重點是將太陽能蓄熱之熱水加至於致冷晶片的受熱面,在背面進行散熱,形成穩定的溫差進行發電。白天使用致冷晶片系統供電,晚上仍應用熱水槽內剩餘的熱水繼續發電,同時也達到24小時的供電系統。

校園藍色小精靈---沖繩小灰蝶 喜愛的蜜源植物與紫外線溫度對斑紋變化的探討

本研究主要在探討沖繩小灰蝶喜愛的蜜源植物,以及溫度和紫外線對翅膀斑紋變化的影響。首先確認小灰蝶在校園的生存條件現況:種類及數量會依季節變化,活動區域多在空曠日照充足草地,產卵喜愛離地30cm左右陽光充足花壇,食草充裕有季節性,蜜源植物數量不穩定,會受割草頻率影響。其次設計以不同花色與花冠形態的花朵,進行蜜源植物喜好實驗,得出小灰蝶喜好的蜜源植物種類為黃色管狀花、舌狀花,研判與小灰蝶口器長度有關,提供學校作為植栽規劃參考。另外設計溫度升高、仿日光照射及雙重條件,小灰蝶冬日型腹面翅膀,在實驗條件下經過兩小時,下翅斑紋稍微變清楚,確認溫度升高與紫外線燈照射,都能使小灰蝶明顯產生行為活潑與展開翅膀的動作。