生活與應用科學科(二)科

溫室效應導致夏季愈來愈炎熱，為提高學生學習成效，2020年行政院頒布「班班有冷氣」政策，但也可能造成電力過度使用與缺電問題。為解決缺電問題，除了持續發展綠能發電科技外，如何節能或是提升冷氣設備效能，也是有效的方法。本研究以冷氣裝設位置、教室風扇風向、室內二氧化碳含量為實驗主軸，藉由Arduino UNO與溫度感測器記錄教室內溫度分布，搭配二氧化碳檢測儀偵測二氧化碳含量，以科學數據找出最佳的冷氣裝設位置，可使教室內溫度達到最均勻的分布。研究結果發現在相對位置裝設冷氣，風扇不要運轉，同時打開窗戶，可避免冷空氣的聚集，加強冷空氣在教室內的流通，有效提升冷氣的使用效能。

在工地或事故現場常用的交通三角錐因形狀固定、體積較大，而不易收納，於是我們針對此不便做出了改良與研究。經過多次實驗，最後，我們決定使用不鏽鋼線，燒製定形後，再用縫紉機將輕盈的紅色雨傘布縫製於上，讓角錐猶如彈簧般「一壓即縮」，即使是孩童也能使用，且如遇到事故，有彈性的布料角錐也能減輕碰撞的傷害。為了提升三角錐的穩固性並加強警示功能，我們用壓克力做了角錐的底座，並在內部配置電路，使三角錐具有聲光警示效果。藉由紅外線感應對靠近的人發出警示音，並於夜晚時，可設定發出不同色彩和亮度的光來警示。經過多次的實驗、測試，終於設計出具備聲光警示與輕巧、好收納等優點的三角錐，期望被各方廣泛使用，減少意外的發生。

現代人工作忙碌，常忘記將冷凍食材提早退冰，為了加快肉品解凍速度及節省備餐時間，研究動力水流解凍法的分析比較。 研究中製作標準化真空冰袋模擬肉品解凍，在不同馬達位置與水量多寡的流場分析，發現5升水量，馬達不同位置及不同起始水溫，起始水溫越高，解凍速度越快，雙馬達5+6號位置雖然速度較快一點，但基於會多占空間並較耗能，後續選用次佳效能的單馬達6號位置搭配節水的3升水量。恆溫控制對解凍時間有幫助，在起始水溫20度時解凍效率提升最多。 運用力學原理自製肉品軟硬度測定儀，判斷肉品解凍完成，具客觀性。研究找出用較高功率的加熱棒做3升水，馬達6號位置的20度恆溫動力水流解凍肉品有良好成效，可避免微波爐外熟內生的狀況。

靜水中產生上升水流，淨化生態養殖池或水族箱。據第一版阿基米德泵實驗發現阿基米德泵浮球對轉速和流通量影響不大，浮球可供泵浮力及作雜質上升軌道，浮球大小隨氣泵總重量調整。氣泵水流出口扇葉，支撐力低，產生阻力，製作過程應強化扇葉結構。集污斗導管曲率半徑大，除污效率佳。當打氣機的氣孔密度為3孔，對流佳，除污效率高。水深處的螺紋密度應疏以降低阻力。我們將設備改良為第二版氣泵，由於體積大效果不佳。經改良，我們設計出效能佳的第三版牛頓泵，實作後發現製泵時，泵出口位置低於水平面，讓出口角度與轉軸成切線，轉速快；在合理範圍內，打氣機氣壓強，排污量大。希望透過我們的研究，可研發出節能環保的「水池、水族清潔系統」。

互花米草佔據金門沿海造成生態危機，我們將滿坑滿谷的廢棄互花米草做實驗，讓互花米草再生利用。 由實驗得知，將互花米草添加於混凝土裏，測得坍度符合中度工作性，而混凝土內有綁紮互花米草三角形與正方形圍束數量越多，抗壓強度越強；且長方形下層綁紮條數越多，抗彎強度也越強，並實際鋪設校園步道堅固耐用。 現有「海路」採無筋混凝土施作，是因為鋼筋埋入潮間帶的「海路」會生鏽脹裂混凝土，今可「就地取材」將互花米草應用於「海路」，互花米草長期生長於潮間帶且不會生鏽脹裂，不僅可提升強度，還可讓廢棄互花米草變廢為寶，因此我們推廣宣導及自製金門特色文創-文鎮、杯墊、手機架等義賣做公益，達成SDGs，開創「永續金門」新局面。

本研究探討了使用回收塑膠寶特瓶製作PET線材的可行性。我們設計了數個不同功能的模組並使用TINKERCAD 3D建模軟體進行了優化，使過程更為穩定和高效，同時也考慮了減少廢棄物的製造量，以達到節約成本、保護環境的目的。 研究發現，為了得到品質更佳的成品線材，需要在生產過程中控制PET條寬度均勻性、拉線速度、加熱頭溫度、加熱塊支架變形和加熱塊溫度浮動等因素，以確保成品線材的品質。此外，本研究也嘗試將所有模組整合在一個平台之上，探討製作出一台具有全功能機器的可行性。 最終，本研究成功實現將使用過的寶特瓶變成PET線捲的目標。未來，我們將繼續優化該機器的設計，增加自動化程度，並探索更加環保的製作方法，以達到更加可持續的生產方式。

以前曾經在新聞上看到過紙板製作家具的報導，覺得非常的新奇有趣，所以決定以此為題進行探究，動手試試看瓦楞紙板所製作的家具應該如何設計才能夠有足夠的強度，以承受實際應用時的真實需求。為此，我們蒐集了相關的文獻進行研究，並對於不同的設計方案與實作成果的瓦楞紙長凳進行了多次的測試，發現瓦楞紙長凳靜載重可達100公斤重，證實了紙製家具的實用性與可行性。

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行，我們則是廢物利用，把無法食用的澀柿餅煮成溶液，探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析，並用pH計記錄各溶液的pH值，柿餅溶液呈酸性，加入鹽酸後呈粉橘色，RGB中紅色成分沒有明顯變化，藍色成分大幅減少，染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色，因濃度而有所不同，RGB中紅色成分大幅減少，藍色成分變化不明顯，染布呈棕色，兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色，布料呈褐色系，加醋酸銅定色，布料呈褐色中帶藍綠，水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。

本研究主要探討在同一條灌溉管線上，不同情況下各孔洞的出水量、管線前中後水壓的情形。為了要準確測量水壓，我們自製【微量水壓計】，解決外購水壓計刻度太大的問題。 研究發現，造成管線前後端出水量有很大差異的原因：j孔洞過多；k管線向上傾斜； l管線轉彎，它們的共同點就是：管線水壓前大後小。 因此「水壓」是解決問題的關鍵！我們利用針筒、彈簧設計了【孔洞等量出水裝置】，運作方式為：開水à累積水壓同時推開活塞à各孔洞同時出水à關水à水壓降低à彈簧推回活塞止水。 管線裝上等量出水裝置後，出水量的差異有效降低了：j孔洞過多61.5%à15.3%；k管線向上傾斜85.9%à15.7%；l管線轉彎98.9%à16.3%，最後也實際運用在蔬菜盆栽灌溉上，希望為省水盡一份心力！

紅茶菇為酵母屬、醋桿菌科和乳桿菌屬等五類微生物的共生物（Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast）。菌膜為醋酸菌代謝產物其吸水性極高但培養結束後棄之可惜，研究者嘗試找出菌膜增厚方法和應用價值，建議培養時將菌液、菌膜並用最好，以100ml紅茶、60ml 接種菌液、9g菌膜與20g糖配製成培養液加蓋在25-29°C環境微幅震動培養最佳。果汁以西瓜培養液菌膜最厚但較紅茶培養減少30%。菌膜平均吸收水重量約為本身的2.65倍，透過電子顯微鏡一探菌膜的層次結構，探討結構與厚度關係中發現厚菌膜更能保濕。應用乾菌膜吸墨後適合替代印台內的海綿。另外自製菌膜面膜貼合率較不織布面膜高出32%，脫去醋酸的乾菌膜面膜易保存，溼的菌膜面膜可在土壤中分解相較於不織布面膜更具實用與環保價值。