生活與應用科學科(二)科

從小，我就對磁鐵這種礦物感到新奇，而近幾年又出現一種利用電磁鐵的磁極變化來產生動力的交通工具----磁浮列車。所以我就上網蒐尋相關資料，結果卻意外的發現一整套的磁浮列車模組，因此我就針對它的各種模式加以變化，並將地形的變化融入研究中，做為這次的研究方向。在這次的實驗中，我探討了(1)磁軌排列方式及間距(2) 車底磁鐵的排列方式、方向及間距(3)側面磁軌NS極、堆疊數目及間隔，並在最後將以上的最好變因融入高低起伏的地形中，做出一款只需些微動力就能向上、下滑行且效果最好的磁浮列車。

一幕吸管插入海龜報導，促使政府全面限制塑膠吸管，也引發我們想製作終極環保吸管的動機。用小麥、豆渣、油、膠、糖製作吸管，小麥及豆渣為主成分，發現淺烘焙豆渣能支撐結構，膠和糖為黏著劑使纖維緊密，油使麵團有延展性，而蜂蠟為防水塗料，此最佳比例下可常溫下耐用5小時，符合使用基準。與市售吸管比較實用性、環保性及營養性。豆渣吸管和市售吸管相比，有易戳膜、大口徑(可吸珍珠)、耐酸性、耐溫性等優點。環保性測試發現1豆渣吸管為所有吸管中分解速度最快2且較石頭紙吸管其燃燒殘餘物相比不影響綠豆生長。豆渣吸管富維他命E，具抗氧化能力。而巧克力口味之豆渣吸管最受同學喜愛。因此我們做出了對環境友善、實用又健康的環保吸管。

本達文西橋的研究乃重新檢視古人對橋之建構力學觀念，此橋是利用多重簡支樑完成，重點在研究搭建時橋的斜面受摩擦力而達成穩定之現象，以及探討完成橋之後，橋身承受重力與固定跨距及接點長度、組數之間的關係。從實驗中，我們探究出以下結果： (1)斜面穩定的條件：當接點長度越小，造成滑脫的臨界角度越大，橋身越穩定。 (2)橋面受力變形而使橋斜面角度下降，而增加橋穩定度。 (3)當接點長度越小，組數越多，橋身形狀越接近拱形時，因內力抵消，整體形變率最低，具有最佳的承重能力。 (4)擴充原雙向達文西橋，至四面橋之架構，且應用至多人手遊之“達文西抽抽樂手遊”。

這次研究的目標是製作一台能收集、過濾水中漂浮垃圾的裝置，而且是整天不斷藉由水流自動收集垃圾。 為了珍惜資源，我們把不用的沉水馬達放進密封箱，在箱上鑽出排水、吸水孔，藉由排水時造成密封箱裡壓力降低，產生吸力。 吸水口的垃圾過濾罐是沉在水面下，當馬達把過濾罐裡的水抽空，池水就會流進罐子，在罐子周圍產生瀑布水流，把垃圾一起帶進去。我們還設計了防止垃圾從罐子裡跑出來的「自動開關蓋」，也加入了方便收取垃圾的「兩段式設計」。另外我們也測試出，過濾罐直徑約11公分、吸水口沉入水中0.5公分、用流量大的粗水管，可以讓收集垃圾有最佳的效果。 最後我們也到生態池實際測試，看到漂浮的垃圾順利流進我們的裝置，真的是太開心啦！

本研究利用火龍果皮與柚子皮經交聯反應後，成功製成可生物降解的吸水材，進而應用在生活中的吸水杯墊與吸水土，可提供土壤保濕性與營養量。研究發現：(1)果皮種類效應:①飽和吸水量:火龍果>柚子皮。②吸水速率:火龍果皮>柚子皮。③最大吸水倍率達自身重量2.3倍。④果皮顆粒效應:顆粒愈大，孔隙率愈高，則吸水率愈高。⑤纖維效應:添加衛生紙5g最大飽和吸水量達145.5克。⑥果膠效應: 添加柚子果膠5克，增加17.3%耐壓性及23.4%彈性。⑦盆栽保水性:添加吸水材2片，濕度半衰期天數達 6天，每週植物生長高度2.8公分。⑧單片吸水材發酵後會產生氨氮濃度約2-3 mg/kg，有機質約0.9-1.2%。環保吸水材不只豐富農業廢棄物的應用性，更增加對地球友善的價值性。

本研究的目標是改進廚餘堆肥的三大關鍵：微生物、溫度、翻動，製作一台可以讓廚餘快速發酵、變成肥料的機器。 我們在廚餘中加入好氧發酵菌，利用"溫度升高"來判斷是否成功發酵。研究發現加入「米麴菌」可以加快升溫、發酵過程；廚餘鹽分超過正常飲食23倍會阻礙升溫發酵；澱粉、蛋白質類的廚餘適合讓米麴菌好氧發酵。 接著根據米麴菌好氧、升溫的特性，打造了一台「廚餘堆肥快速發酵機」，讓廚餘可以定溫保溫、攪拌接觸空氣，我們還設計方法測量哪種攪拌爪最能均勻攪拌。結果3天就能把廚餘變成乾燥的肥料，而且用活性碳粉解決了臭味問題。 最後用自製廚餘肥料種菜，結果葉寬葉高明顯增加、更快開花結果。所以我們設計的機器真的是快，又有效！

黑板的使用會造成粉筆灰的累積、飄散，目前雖有標榜無灰的黑板產品，但依舊無法在一般校園間普及，因此本研究希望能提出一個實用的改善方法。我們從擦拭黑板的落塵情形一路測試到實際的書寫，證實了傳統在擦拭時有54.91%的粉筆灰被板擦吸附、40.19%散佈在環境，其中只有11.25%掉落在板溝附近，這也使得環境中的PM2.5濃度上升3.5倍，利用本研究開發的水擦板擦擦拭時飄落的粉筆灰僅有1.09%，大幅減少了落塵的情形，並且以濕抹布加刮刀的方式擦拭，相較於不使用刮刀的組別字跡清晰1.5倍，甚至比一般板擦的字跡清楚20%，本研究證實了新開發的水擦板擦可以適用於校園中的黑板，能有效減少擦黑板所產生的落塵、增加書寫時的清晰度，是改善教室環境的新利器。

本研究使用鋁板探究快速解凍法，利用熱傳導，嘗試排水導流和增加接觸面積；利用熱對流，使板面立體或加裝風扇，增加空氣對流，解凍速度再升級，自製出第一代魔力解凍板，並且改良研發第二代魔力解凍板成為綠色環保產品。我們發現： 一、鋁板厚度達2mm時，解凍速度可增加5~10倍，但持續加厚解凍效率趨緩。 二、「孔洞導流鋁板」兼具排水與接觸面積的優點，因此解凍速度優於其他鋁板。 三、增加冰塊與鋁板的接觸面積可以加速解凍，最佳解凍板組合為上層4mm下層2mm，解凍速度較單層快2.3倍。 四、第二代解凍板使用鋁扁管與第一代解凍板使用風扇之解凍效果相當。 五、第二代解凍板解凍豬排的速度優於市售解凍板，較自然解凍快11.5倍，低於平均市售價格達1707元。

布袋戲偶在傳入台灣後，因不同的時空背景與科技的演進，間接影響其視覺效果的呈現，當操偶師的手指呈現”1”、”4”、”5”、”7”這四個數字時，就可操作戲偶的頭部與四肢軀幹，加了「通」之後，戲偶手中的道具，例如：扇子、兵器、菸斗、甚至是梳頭髮…等較細膩的動作，可表演的更維妙維肖。跳躍是操偶師以快速向上推舉，並急停此一動作就可完成，其實這是物理原理中靜者恆靜動者恆動的慣性表現；戲偶的頭腳配重要接近1:1，如此在空中翻轉穩定性高，操偶師失手的機會才會小；轉棍要易於操作與其重量、長度、直徑大小有關，跑步的快慢與操偶師的小手臂上下來回擺動有關，擺動越快，戲偶雙腿擺動也越快。

本研究利用廢棄的花生殼做為隔熱磚的主要原料，以五腳造形為磚體的形狀，運用切割容易的珍珠板設計實驗的模具材料；花生殼經果汁機磨碎後以天然的糯米粉為膠結材料，經由實驗加入50g紅糖、15g明礬可增加防霉效果，再添加30g木屑強化試體的結構，以250g水混合均勻隔水加熱後入模，找出自製五腳隔熱磚的最佳配方；最後模擬隔熱磚的功用，花生殼五腳隔熱磚具有隔絕溫度、由高度墜落具有相當的衝擊耐受程度、耐酸性及不具易燃性之特性，並在隔熱磚表面採用天然礦石的皂土做為防水層的保護，以符合隔熱磚防水的需求。