生活與應用科學科(二)科

1821年，德國物理學家Thomas Seebeck發現，當Seebeck用銅線和鉍線在兩端連接形成一個迴路，在其兩端產生電壓電路。如果兩個連結處保持在不同的溫度下形成電路，則熱能轉化為電能。也從自動攪拌杯商品引發想法並分析其優缺點來設計研究。其實驗結果可歸納如下： 1.致冷片型號TEC1-12706價格便宜也較易溫差發電產生。 2.馬達以微型空心杯能在弱電壓啟動產生高轉速。 3.散熱裝置以面積大且伏貼致冷片有效延長發電效能。 4.攪拌子較短且有補償環裝置較能運轉。 使用步驟：易熱傳導容器盛裝高溫80℃以上熱水量或低溫10℃以下冰水量，放入攪拌子於容器中，靜置致冷片上，再放入溶質(如：牛奶粉、即溶咖啡等)。

金門居民根深蒂固「拜越多、燒越多、保佑越多」的風俗習慣，導致金紙灰滿天飛，嚴重汙染，我們無法改變居民陋習，加上金門材料出問題人心惶惶，因此結合兩大問題，邁向「清淨家園」。 實驗發現，以金紙灰分別替代砂和水泥，製成「會呼吸的智慧多孔創新材料」，不同替代率有不同的功能，替代5%砂和20%水泥以內，符合結構強度210kgf/cm2抗壓強度的需求；替代35%、40％水泥及35%砂作為「會呼吸的智慧多孔創新材料」的效果最佳。並實作校園生態池和洗手檯、開設diy課程推廣自製文創小物。 「會呼吸的智慧多孔創新材料」可應用於建築物外殼節能材料、室內牆板與裝修材料、綠化植生生態材料，綠色環保材料，已獲水泥預拌廠同意推廣，有賴官方納入施工規範。

本篇探討「單寧酸｣做為生物農藥的可行性，結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞，單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力，生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現，無達到顯著差異( p>0.05)，顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大；以分光光度計分析，作物與環境土壤均無殘留，且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲，以葉蟎致死率最高，為86.3%，而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率，D1已達96.1%，而D2則達98%，D3達100%。吸食試驗顯示，生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%，顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺，也兼具長效吸食毒殺的效果。

這次科展主題是「毛」起來吸油，本研究主要探討人類頭髮的吸油特性，在不同情況下影響頭髮吸油量之因素的研究情形。為了要確保研究過程的準確性，我們在同一研究中使用同一批頭髮，並且自製「頭髮清洗儀」、「頭髮烘乾箱」、「吸油包投放器」。 研究發現，頭髮的特性之一就是親脂性，所以碳氫化合物會黏在上頭，頭髮表皮的毛鱗片因酸鹼、溫度等因素而合攏或張開，而毛鱗片之開合程度影響頭髮吸油量，經過研究發現，用暖風吹乾的頭髮吸油量可以達到原本重量的5.6倍，毛鱗片在高溫和鹼性環境下會讓鱗片張開製造更多的吸附空間，利用此處理方法製作吸油包，使之實際運用於家中廚房廢油清理或水面上汙油吸取。

從遮雨棚吸熱引發靈感，將太陽的光與熱分開來發電，讓太陽能板不因高溫降低發電並並延長使用壽命，然後再將分離後的電並聯使用，便是光熱分離複合發電構想，過程發現太陽光的熱分離後，會使發電量降低，可利用提高熱電轉換方式： 1.選擇紅外線IR塗料來提高透光與吸熱率 2.利用傳導、對流、輻射原理提高熱電轉換效果 3.提高致冷晶片發電關鍵在於增加吸熱與散熱端的溫差 最後利用所學，改裝環保水冷式設計，除加速散熱增加溫差以提高致冷晶片發電外，冷卻後的水也能當熱水再利用。測試後發現：照射時間越久，光電轉換電力依舊可維持發電效果，而熱電轉換則會越來越好，甚至有機會彌補因吸熱降低透光率所減少的光電轉換電量。

塑膠垃圾汙染日益嚴重，為了替環境盡一份心力，我們決定研究生質塑膠膜。使用玉米澱粉和明膠為基底製做生質膜，調整各項材料比例，再進行拉力、吸水能力等物理特性及燃燒、土壤掩埋分解測試。發現自製生質塑膠膜的張力能夠高於市售塑膠；燃燒後質量縮減率也可達100%；經土壤掩埋一週後即可完全分解。 我們依據自製生質塑膠膜各種特性考量，選出最佳比例：[0.5%甘油水溶液100mL+2g明膠+2g玉米澱粉+1.5mL醋]生質膜，將其製成餐具外包裝、塑膠背心袋、鉛筆袋、物品外包裝等日常盛裝非水性物品之塑膠袋，證實自製生質塑膠膜可以達到和市售塑膠一樣的包裝及承重效果，丟棄燃燒後可大幅減少灰燼剩餘質量；經土壤掩埋後亦可在自然環境下完全分解，達環保目的。

本研究設計出一台可以自製、環保具CP值高的空氣濾清機---「肺欲清環保雙電源空氣濾清器」。當日照充足時以太陽能板發電使空氣濾清器的風扇運轉;日照不足時，改以電池輔助空氣濾清器的運轉，以雙效環保的方式改良空氣品質的效能。本研究以國小自然與生活科技領域(四上)單元中的「太陽能綠色能源」為出發點，探討以電池、太陽能雙電源和日常廢棄物再利用的方式，製作出兼具環保並有效改善空氣品質的空氣濾清器。透過空汙鼻Mobile Nose 與配套之程式軟體，檢測空氣中的相關環境指數，探討不同材質的口罩對空氣品質淨化之效能。實驗證明，本研究自製的「肺欲清環保雙電源空氣濾清器」，能有效過濾並降低空氣中的懸浮微粒，是兼具綠能、環保的有效方案。

市售的黏土經塑形後，只能當擺設而不能當色筆使用。因此本研究想依黏土混色比例做造型，且黏土乾了又可當粉彩筆使用，以實現黏土再利用的價值。實驗發現： (1) 若以市售各式白色黏土直接添加染料混合，乾燥後仍無法製成色筆。 (2) 若以2：1的高嶺土與碳酸鈣混合，添加礦物染料或植物染料和適量的純水，除了可 調製成塑形黏土，還可當粉彩筆、水彩和粉筆使用，而植物染料則以蘇木效果最佳。 (3) 若添加不同比例的澱粉類黏著劑，可製作出硬式和軟式等不同特性的粉彩筆。 將本研究研發的紅、黃、藍、白黏土，依不同比例混合，可製作不同色相、明度和彩度的色筆，實現動手自製色筆的樂趣，也可用於板書與不同風格的作畫，既經濟又實惠，非常值得推廣。

本研究的目的是要設計海洋漂浮垃圾收集器，研究中第一代的主機採單螺旋、收集器採浮桶式設計，但浮桶的設計遇到水的浮力過大及容易進水的問題。經過改良後，第二代的主機維持單螺旋、收集器改為網撈式設計，但降低主機桶身高度和捨棄浮桶的設計以減少浮力，卻因網子在水中的阻力過大造成網撈無法旋轉、主機自轉的問題。第三代的主機改為雙螺旋、收集器維持網撈式，雙螺旋主機使主機不自轉、網撈旋轉，且網撈進行七大改造並在內部加裝長形邊框，最後在實測中成功收集球狀、長管狀及片狀等三種形狀的塑膠漂浮垃圾，實驗中發現：同一長度的邊框都是以球狀漂浮物乒乓球的收集成效最高；不同形狀的漂浮物收集成效最佳的長形邊框，其長度則各有不同。

以仿生魚尾鰭做為船隻推進裝置，探究對船隻運動的影響。用自製船體拍攝其運動影片加以分析，依各實驗探究目的比較其平均速度、波峰加速度平均值、平均或最大推力。仿金槍魚與仿石斑魚尾鰭各在適當的軟硬材質、擺動幅度及頻率下可得最大推力。考慮船舶使用情境的多元性，故選用形狀介於兩者間的中間型尾鰭，配合渦流觀察，進行後續探究，結果發現：以1/2前翼展2.5公分、中軸長4公分的尾鰭，加裝12公分木籤作為連桿，可有效提升船隻的平均速度及最大推力。比對渦流運動得知尾鰭推力與渦流完整度，噴流效果相關。加裝適當破阻裝置能有效降低阻力，使前進合力顯著提升。由雙尾鰭實驗得知兩尾鰭相反位相擺動可同時提升船隻平穩度及推力。