生活與應用科學科(二)科

清掃校園時發現乾枯葉片中有許多不同形狀及不同顏色的斑點，閱讀相關文獻後，發現它們是微生物，可以分解落葉，為了更進一步了解這些微生物的作用，我自製搖晃培養儀、恆溫培養箱、LB培養液 (基)、馬鈴薯培養液 (基)，以培養多樣菌種。經過一連串純化培養後，共篩選出10個菌種，進行纖維素分解及落葉分解實驗。研究結果顯示由馬鈴薯培養基篩選出來的2號菌、3號菌及4號菌可以將纖維素分解成澱粉或葡萄糖；在落葉堆肥實驗中，2號菌及4號菌皆能有效進行落葉分解，其中2號菌對印度橡膠葉的分解效果遠優於市售菌。送生技公司檢驗後，確認2號菌為Rhizopus oryzae(米根黴菌)，它不但是釀酒幫手，更是落葉分解高手。

疫情導致醫療口罩需求與丟棄暴增，讓石化塑膠污染日趨嚴重。我們從自製聚乳酸PLA環保口罩過程中，發現新創減塑、友善地球元素可能性。首先改裝棉花糖機、自製鑿孔鐵罐頭加上5克重PLA粒子加熱抽短纖維﹔篩選幾種加熱器具實驗後，用離子夾模擬熱黏合法的「熱軋」模式成功將短纖維→不織布﹔以自製PLA不織布當口罩本體，搭配鈕扣型耳掛(布縫橡皮筋)兼具舒適、牢靠度與可重複再使用。與國家隊口罩實驗比較，發現外層撥水性與內層透氣性都較佳。 為了讓口罩「國家隊」晉升為「地球環保隊」，本研究以日常生活用簡單工具自製口罩、檢測並規劃符合PLA特性的全分解制度，減少塑料泛濫對於地球的負擔。期望達到「口罩保護人類、人類愛護地球」的雙贏境界。

本研究藉由生活中對「倒牛奶漏出」情形感到好奇，開啟了研究，並設計實驗針對不同變因進行探究。藉由觀察、實測，發現圓弧狀瓶口的瓶子容易產生回漏狀況；當瓶裝液體量較多時，傾倒角度較小就會開始流出來，也容易回漏；而越濃稠的液體，在剛超過「起始角度」時，較容易從瓶口旁出現回漏。 另外，我們也發現，小孩子要倒出大容量瓶裝液體時，因操作不易，容易使液體回漏。於是我們透過實驗、討論，設計出使液體不回漏的環狀套環，並結合自製「傾倒輔助架」，協助解決生活中遭遇的問題。 最後提出傾倒牛奶較佳的方法：(1)透過瓶口凸邊設計，改善傾倒牛奶時回漏情況。(2)使用設計製作的「傾倒輔助架」，便可適用在1800-2000ml的中大型罐裝瓶，倒牛奶就變輕鬆了。

比較了市售不同材質的砧板耐用程度，發現木材砧板會因為較易吸水而比其它材質的砧板更易發霉、變形、膨脹斷裂，為了改善這些問題，我們進行了木材改質的實驗，化學改質方面使用聚乙二醇（PEG）來填充細胞腔，降低細胞腔內可容納水分子的空間，進而減少因含水率高引起木材變形、發霉、劈裂等劣化情形；物理改質則利用熱壓縮的方式，提高木材的密度，增強表面的密緻度且減少細胞的空洞，亦有減少含水率的效果。希望藉由使用安全、安心、無毒的方法將木材效能提高，讓改良後的木材在使用上更加便利與耐用，也不需擔心像塑膠有毒性和環保的問題，成為製作木食器用品的最佳首選，亦可提高台灣中小徑木製材使用率的提升與國產材的應用拓展。

以校園生活中看到的現象，借鏡日本薄膜農業經驗，在試錯過程中，找到便宜、易取得、製作時間短的薄膜，從中發展備製海藻酸鈣膜及細菌纖維膜(菌膜)的標準流程。測耐水性及耐候性可達1個月仍可再使用，海藻酸鈣膜及菌膜耐重性可達2400~2480 及490~870公克重量，菌膜可在一個月期間埋在土壤中分解完畢；海藻酸鈣膜膜厚愈薄，愈容易被分解，預測時間拉長到3個月以上可以完全分解。 利用這兩種膜來種植黃豆及小白菜，成功讓植物根系牢牢抓住菌膜，以發酵7天的菌膜及添加350及400毫升海藻酸鈉的薄膜生長速度最好。利用實驗的成功經驗，在學校食農農場露天種植豌豆、黃豆成功在15天內長高13~17公分及5~7 公分；其成果也讓學校老師帶著學弟妹到我們的實驗農場教學參觀。

園遊會後發現零錢數量太多，難以在短時間內統計金額，所以製作硬幣分類裝置來解決這個問題。此裝置參考網路youtube影片，發現影片中並無說明硬幣軌道最佳角度、硬幣重量是否影響滑落狀況，以及除了瓦楞紙板外是否有其他材質能讓硬幣滑行更快，因此我們以影片中的裝置為雛形，從中改良細部結構並探討軌道角度對硬幣掉落的影響、硬幣重量對硬幣滑落的影響、以及瓦楞紙板、PP板及L夾塑膠片對硬幣滑行的影響。此裝置能正確分類硬幣，我們研究出此裝置硬幣軌道最佳角度為20度、硬幣掉落成功與否與其重量無關、使用L夾塑膠片硬幣滑落速度最快等結論。

針對現行石材養護業界以「物理性研磨」工法施工，耗時且不易取得高光澤之窘況，以「化學機械研磨法」為改善的策略，發展適合花崗石高光澤拋光用之拋光粉，研究過程： 1. 自石材文獻、石材養護藥劑資料安全表等資料，找出可能成份因子，分別進行研究及實驗。 2.自十一個可能成份因子撷取七個要因(factor)成分。 3.經由實驗找出最佳的花崗石物化性拋光組合配方。 本配方經實地驗證印度黑花崗石（富含SiO270%以上）拋光，拋出90度以上光澤所耗費時間僅為傳統工法的1/12，加施做晶化劑1分鐘內即可將光澤達到100度上下，施作平臺由上噸機臺可減輕至數十斤之手執研磨機。

運動時穿著的吸濕排汗衣能讓身體保持乾爽，引起了我們想要了解這種布料的秘密。我們利用水的毛細現象和蒸發現象的原理驗證布料纖維的吸濕排汗的效果。異型斷面的纖維布料，垂直吸水效果好，讓我們想到製做吸水磚的構想。 我們購買了市面上強調吸水能力強的抹布兩款，做了靜置吸水力、模擬擦拭的動態吸水力、脫水力以及排水力的比較實驗。 我們發現吸水磚在這些方面並不是每一項都最好，在脫水力及排水力表現相對突出。因此若能配合「好神拖」，將能使好神拖如虎添翼。

公廁裡的垃圾桶常有衛生紙滿出來，甚至掉到地上很不衛生，其實稍微擠壓一下就好了，但一般人都覺得噁心而不會這麼做，且在COVID-19疫情期間，如何避免接觸是重要的課題，因此我們想設計一款能夠解決這個問題的垃圾桶。 垃圾壓的愈密實垃圾桶就可以裝愈多，依此，我們改造回收飲料杯，並設計出彈簧伸縮壓縮垃圾桶。實驗發現垃圾桶要頂天立地夠穩夠重，壓縮裝置才會自動擠壓垃圾。經多次改造，這款壓縮垃圾桶，在每次關上蓋子時壓縮裝置會擠壓垃圾，並且隨著垃圾頂到時，壓縮裝置會慢慢縮回增加垃圾桶容量，且清理垃圾後，壓縮裝置會自動恢復。與未改造的原始垃圾桶比較，可多裝155%的衛生紙糰，這款壓縮垃圾桶將可解決公廁髒亂現象。

作品延續2019台北市科展作品「逆風而上」，我們將橫流風扇改成垂直式，以3D列印設計機構本體，並組合塑膠齒輪做成纜車，自製類低速風洞，提高風速避免亂流，完成實驗；作品經四次改善，具備以下功能： 1. 可以順、逆風行走，各方向吹來的風均可以利用 2. 纜車可以控制正反向行走 3. 空車無負載時可高速行走，以節省時間 4. 低速行走時，扭力增加，可負載重量 5. 具煞車和減速功能 6. 在纜車停用且有風的情況下，可發電並儲存所產生的電能，以備無風狀況下使用，更貼近生活。 作品測試：分別以自製類風洞測試，與不同坡度實驗，施予不同方向強、弱風等實驗，結果顯示：纜車扇葉轉數與行走速度均有一致規律。荷重實驗：本體重234.7g，在坡度10°可以荷重1,900g，速度達0.28cm/s。