全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

「互」 貴「花」開-海路應用之初探

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。

識時務者為「菌」傑-探討紅茶菇生長環境與應用價值

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。

重建教室的半壁江山─磁性漆的應用特性與環保自製技術探究

本研究源於改造教室牆壁汙損問題,因而發展出對磁性漆產品的性質與應用技術探究,並進一步運用廢棄暖暖包粉末的磁感性進行環保自製技術與效能探究。研究中以自製塗漆裝置和磁吸力測試裝置來瞭解磁性漆效能。 結果發現:磁性漆不具磁性,而是運用其磁感性和磁鐵產生磁吸效果,成份極可能是400系列不鏽鋼,並以塗在粗糙材質有較佳附著性也可透過增加塗漆厚度、選用磁極面積大的磁鐵來增加磁吸力。用畢後的暖暖包鏽粉內仍包覆具磁感性的鐵,且磁感性隨時間漸減,若用磁漆粉三倍的暖包粉量混合乳膠漆,磁吸效果和市售磁性漆相近。最後,根據研究啟發實際改造教室牆壁和製作益智桌遊,創造嶄新的教室學習空間,並發現其作為磁力線觀察教具的優勢。

「攀繩猴」—山區救難運具的可行性

我們在生活科技課學到powertech競賽中各種仿生獸的設計與實作,因此發想藉由powertech材料包發展出一種可以攀繩的機械獸—「攀繩猴」。除了探討攀繩的材料種類及繩張力對於其運動的影響外,並且嘗試以各種變因,例如仿生獸的重心配置、攀繩猴的臂展長度、齒輪箱的變速齒比等,測試分析我們設計出來的攀繩猴。接著調整上述變因,來測試攀繩猴的競速、爬坡及負重能力。最後我們希望能攀繩猴在實際擔任救災運具時,能在模擬的惡劣狀況下,發揮其所具有的救災潛能。

「保水力」水得,解植物的「渴」--探討茶菌膜應用於土壤保水劑之成效

在全球面臨極端氣候影響的背景下,提高用水效率和選擇環境友善的土壤添加物已成重要議題。我們進行了一系列實驗,旨在找出具有最佳含水量和保水力的茶菌膜種類,並將其混入原生土壤中,種植空心菜以進行評估。研究結果顯示,在培養了四週的綠茶菌膜細目1.5×2mm的土壤中,保水力表現較佳。與市售的保水劑聚丙烯酸相比,添加了2%的乾燥綠茶菌膜細目的土壤種植空心菜效果更好,同時對土壤健康和環境保護更友善。這項研究結果提供了一種潛在的環境友善的土壤保水解決方案,可幫助果農在全球極端氣候變遷下提高用水效率並減少對化學保水劑的依賴。

會「呼吸」的落水頭-防臭落水頭之排水再進化

這次科展的主題是會『呼吸』的落水頭,目的是要了解如何解決排水管氣體堵塞,導致排水不順暢的原因,並且解決問題,讓落水頭可以排水順暢。在實驗的過程中發現,使排水不順暢的原因是排氣管內的氣體和排出去水的體積沒有達到相對等的交換,一旦克服這個困難,排水就可以相當的順暢,在自製的落水頭中設計了排氣通道使排水順暢,有排氣通道設計的落水頭排水時間大幅縮短超過原本時間50 %以上,大幅縮短了排水時間,在此次的科展研究依照實驗結果:排氣孔通道比例要大於外套管和內套筒的通道,且在防止異物的罩子入水量要大於排水量,按照這樣的原則就可以打造出一個可以讓排水更為順暢且防止排水管異味還可以阻擋小昆蟲的落水頭!

咖啡渣菜不菜?有機肥的成效探討

現代人對咖啡的需求量很大,煮完咖啡後剩餘的咖啡渣常被丟進垃圾桶,因此我們想知道咖啡渣是否能像蛋殼、果皮、茶葉渣等當做肥料,來幫助植物的生長。我們實驗分為兩階段,第一階段,以我們常見的將廚餘直接鋪在土上面施肥,但發現效果不好;經過修正後再進行第二階段。我們單純討論福山萵苣的成長,並將廚餘分成腐熟與未腐熟的方式栽種福山萵苣,我們發現咖啡渣以外的廚餘經過腐熟後再進行堆肥效果好過市售肥料。之後也嘗試將咖啡渣和其他的肥料混合與調整咖啡渣的比例,希望找到能幫助植物生長的方式,但原本期待咖啡渣能變身成廚餘黃金,實驗結果卻讓人從夢中清醒,咖啡渣雖能提供養分,但容易結塊的特性,造成對植物的生長幫助有限!

清潔溜溜河底撈—探究河流中攔截塑膠垃圾裝置之效能的微型實驗

我們關切河流的塑膠垃圾汙染問題,發現「水流方向和擾流狀態」是影響河流中攔截塑膠垃圾裝置的重要因素,所以進行微型實驗探究其效能。 我們實地探勘了淡水河下游及其能攔截塑膠垃圾的裝置,依據河流曲流設計微型模擬箱,以觀察水流的樣態。首先我們歸納出:「水平面水流的分流」、「垂直面水流的擾流」、「曲流凹岸河道的回流」,並進一步探究不同的攔截塑膠垃圾裝置與水流的關聯性,例如以攔截索改變水流分流、以水管泡泡製造水流的擾流、利用曲流凹岸河道的回流找出較佳攔截位置等。 河流的實驗模型一般大且昂貴,但我們設計出河流的微型模擬箱,能清楚觀察水流的不同樣態,也能找出攔截塑膠垃圾裝置的較佳效能,據此建議河川管理單位參考。

清『靜』好空氣-使用主動式靜電綠牆分解空氣污染物

由於COVID-19的影響改變了整個社會形態,依據世界衛生組織報告,COVID-19主要傳播的路徑為空氣傳染等,故空氣污染對健康和生存造成巨大而可怕的影響。為強化環境空氣品質確保健康,本研究建立主動式靜電綠牆,其可依據空間大小需求和空氣污染物種類,調整模組尺寸和植栽種類,透過靜電吸附污染物質達到淨化空氣、美化環境。 本研究分別在不同情境 (高溫高濕、高溫低濕、低溫高濕和低溫低濕)下,分析探討污染物去除率。其主動式靜電綠牆可移除二氧化碳 0~38%,並可移除懸浮微粒 5~11%和細懸浮微粒 4~15%,另移除甲醛的去除率 55~93%、化學污染物 52~94%。

環保「蚵」技 魔鞋再現

本研究以廢棄的蚵殼和回收紙作為研究材料,先將鍛燒後的蚵粉溶於水後,噴灑於手機螢幕與電腦鍵盤,並利用ATP生物冷光儀檢測微生物的殘存量,研究發現10ppm與100ppm濃度的自製蚵粉水在手機與鍵盤皆可達98.14%與96.08%以上的殺菌效果。之後再將自製蚵粉水與市售蚵粉水、自製文蛤粉水、水,在門把上做殺菌效果的比較,結果顯示殺菌效果最佳的是100ppm的自製蚵粉水,可達93.23%以上的殺菌效果。接著利用回收紙製作環保鞋墊,並加入自製蚵粉,用以探討加入自製蚵粉後的鞋墊中是否具有抑菌的效果,結果顯示加入5公克自製蚵粉微生物最佳可達89.5%的殺菌效果。