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高分子與天然植萃工作坊

Polymer Science & Natural Extraction Workshop

歡迎來到科學探索中心 (Science Hub)！
今日課程將帶領各位進行天然物搜查，並深入高分子科學領域。
讓我們以嚴謹的態度，探索物質的奧秘。

                📅 實驗進程 (Mission Agenda):
                茶樹大搜查 (Tea Tree Investigation): 活性成份分析
萃取實驗室 (Extraction Lab): 蒸餾分離技術
創意熱縮片 (Creative Shrink Plastic): 熱塑性材料特性
精油乾洗手 (Hand Sanitizer): 抑菌配方設計

            

茶樹大搜查：植物檔案

Tea Tree Investigation: Botanical Profile

學名: Melaleuca alternifolia
產地: 澳洲新南威爾斯 (New South Wales)。

本單元的主角是桃金孃科植物。其枝葉富含揮發性油脂，具備特殊的生物活性，是天然抑菌劑的重要來源。葉片呈互生排列，形狀細長如針，並有明顯的油腺點。

茶樹大搜查：化學結構

Chemical Structure & Bioactivity

🧪 關鍵分子：Terpinen-4-ol (C₁₀H₁₈O)

屬於單環單萜醇 (Monoterpene alcohol)，是ISO標準中規範茶樹精油品質的重要指標成分。

🛡️ 生物活性機制 (Mechanism)

廣譜抗菌 (Antibacterial)：破壞細菌細胞膜。
抗黴菌 (Antifungal)：抑制真菌生長。
抗發炎 (Anti-inflammatory)：調節發炎介質。
抗病毒 (Antiviral)：干擾病毒複製。

萃取實驗室：分離原理

Extraction Lab: Principle

⚗️ 蒸氣蒸餾 (Steam Distillation)

利用水蒸氣的滲透性來破壞植物細胞，使植物中的精油成分蒸發出來，冷凝後，成油水分離兩層狀。

            相分離 (Phase Separation):

            冷凝後，混合液會因密度 (Density) 與極性差異而分層：
            上層：疏水性精油 (Essential Oil)
下層：親水性純露 (Hydrosol)

萃取實驗室：操作流程

Experimental Procedure

裝填 (Loading): 投入植材。
加熱 (Heating): 熱源驅動相變產生蒸氣。
冷凝 (Condensation): 氣態轉液態。
收集 (Collection): 觀察分層現象。

            ⏳ 實驗空檔：

            在等待萃取平衡的同時，我們將進行「創意熱縮片」實驗。

創意熱縮片：材料特性

Creative Shrink Plastic: Properties

實驗材料：聚苯乙烯 (Polystyrene, PS)

            科學關鍵字 (Keywords):
            Polymer (高分子)
Shrinkage (熱收縮)

        

熱性質原理：PS 片在製造時經過雙軸延伸（拉伸）。當加熱超過其玻璃轉移溫度 (Tg) 時，分子鏈解凍並試圖回復到原本捲曲的亂度較大狀態，導致體積收縮。

創意熱縮片：製作流程

Fabrication Process

構圖 (Design): 在粗糙面繪製。
剪裁 (Cut): 修整邊緣。
打洞 (Punch): 預留孔洞。
熱處理 (Heat Treatment): 150°C 加熱收縮。
後處理 (Post-processing): UV 膠固化保護。

▶️ 觀看實驗教學影片 (Watch Video)

精油乾洗手：配方調製

Essential Oil Hand Sanitizer: Formulation

利用高分子凝膠 (Polymer Gel) 與天然萃取物，建立凝膠網狀結構，製作具備抑菌功能的凝露。

⚗️ 標準配方 (Standard Formula)

成分 (Ingredients)	用量
乙醇 (Ethanol 75%)	75 mL
茶樹純露 (Hydrosol)	15 g
蘆薈萃取液 (Aloe Extract)	2 g
茶樹精油 (Essential Oil)	5 滴

            操作步驟：

            將所有成分加入容器中，充分混合均勻，觀察高分子鏈與溶劑作用形成的凝膠態。

文獻與下載

References & Downloads

📂 課程學習單

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🔗 開啟學習歷程檔案 (Open Portfolio)

📚 參考文獻 (References)

Carson, C. F. et al. (2006). Melaleuca alternifolia (Tea Tree) oil: a review of antimicrobial and other medicinal properties.
Wikipedia: Terpinen-4-ol Chemical Structure.
CDC Disinfection Guidelines.