生活與應用科學科(二)科

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。

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。

「微飛沫」是新冠病毒傳播途徑，在密集空間風險更高。飛沫受氣流或通風系統影響，我們探討在非流通的空間，使用隔板方法，增加防疫效用，減少病毒傳播。實驗得知：1.微飛沫軌跡追蹤與分析：以噴霧瓶噴發螢光水溶液，模擬飛沫噴散，經紫外燈照射，清晰拍攝噴沫飛行軌跡及殘留情形；以Image J軟體分析計算，量化飛沫殘留量。2.隔板位置：高度45cm時，距離50cm為佳。3.抽氣過濾裝置：隔板下緣加裝抽氣裝置，飛沫朝隔板流動，總殘留量減少50%，以自製第一代微型抽濾裝置可降低30%，並具殺菌及過濾 (可抽換熔噴布或Hepa濾網)效果。4.第二代微型抽濾裝置：改良一代缺失，採抽氣隔板與過濾盒組裝方式，可連接個人過濾盒或多人共用過濾系統，節省空間並具商業價值。

海上漏油事故時有所聞，而漏油更會對海洋生物及環境造成危害。依專家研究顯示，此類事件洩漏出來的石油能被成功清理的，往往不到10％。而使用油分散劑固然可以在一定程度上解決岸邊油污回收不完善的問題，但同時仍會讓分散後的油持續在海中⻑時間存在，對環境的衝擊很大。有鑑於此，我們嘗試運用天然幾丁聚醣（Chitosan）具吸附力的特性，來探討其對柴油的吸附效果。透過實驗，我們將5%幾丁聚醣溶液製作成晶球，在不同環境條件下加入柴油並浸泡後再以真空抽濾法過濾出剩餘的油，結果證實幾丁聚醣確實具有吸附柴油的功用。幾丁聚醣可以吸附柴油及海洋中的重金屬又是生物可分解的物質，未來也許可以進一步做成濾材，用來保育海洋環境。

臺灣在2021年受到缺水與疫情的影響，本團隊以DFC學習法來釐清相關問題，將「防疫勤洗手產生的肥皂水經處理後，供植物灌溉使用」作為研究構想。根據國小課程「水污染與防治」、參訪污水處理廠和相關文獻，得知「活性污泥法」常應用於處理生活污水。故決定以活性污泥法的原理自製處理器來處理肥皂水，本研究的前導實驗在培養污泥及篩選試驗用肥皂水，而主題實驗的變因有肥皂水濃度、肥皂水添加活性污泥混合液的比例及曝氣時間，經研究得知合適的處理條件為肥皂水濃度 2.5 %(含)以下，肥皂水與活性污泥混合液的比例為1:30 ~ 1:10 ，且曝氣至少1 h，經綠豆發芽驗證得知再生水優於自來水。期望透過本研究的自製肥皂水處理器為防疫與水循環永續盡份心力。

近來咖啡樹種植面積擴大，使得以咖啡豆維生的咖啡果小蠹迅速擴散，此蟲幾乎在咖啡豆中完成生命史，因此防治不易。閱讀文獻發現此蟲容易受甲醇乙醇氣味引誘，我們自製誘引瓶及研發酒麴菌液+甲醇乙醇的方式進行實驗。結果發現：1..紅色誘引瓶抓到較多咖啡果小蠹，推論此蟲易受紅色(波長620–750 nm)吸引；2.相同成分發酵液體添加3：1甲醇乙醇混合後的誘引劑有較佳的誘引效果；3.比較酒麴菌在不同液體發酵效果，發現糖水酒麴菌+3：1甲醇乙醇＞咖啡豆液酒麴菌+3：1甲醇乙醇＞單純甲醇乙醇(3：1)；4.同一成分的誘引劑在海拔較低時誘引效果較佳；5.酒麴菌誘引劑會隨著溫度升高而逐漸提升誘引效果。未來可搭配農改場誘引劑使用，提升咖啡果小蠹的防治。

利用手機app、三角函數及Google map做「北竿硬地馬拉松」賽道長度與坡度的測量，並利用Excel將高度與坡度數據做成折線圖，串接成影片讓跑者可以在遠距離就做到北竿硬地馬拉松的賽前準備。透過Google表單統計跑者對於「事先預知賽道高度與坡度」等訊息對比賽是否有幫助，以及跑者對北竿硬地馬拉松「最硬(最難)賽道」、「最IN(最喜歡)賽道」、「最有印象啦啦隊」前三名的排序。

利用澄清石灰水檢測二氧化碳氣體的原理搭配繪圖軟體小畫家，先拍攝不同濃度的二氧化碳進入澄清石灰水的照片，將照片匯入繪圖軟體小畫家，點選色彩編輯器看照片中的色調E、濃度S、亮度L、紅色R、綠色G與藍色B六個數值，發現濃度S、紅色R、綠色G與藍色B四個數值變化與二氧化碳濃度變化相同。有新聞報導二氧化碳濃度與血糖濃度有關，運用此方法，拍攝用餐前與用餐後不同時間，吹氣進入澄清石灰水的照片，照片匯入小畫家，點選色彩編輯器看六數值，研究結果發現血糖濃度變化趨勢與其中幾個數值變化趨勢有相似性，期盼可以運用在血糖濃度變化偵測。

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！

炎熱的夏天，因熱浪來襲導致中暑身亡的案例層出不窮。2022年台灣兒童事故案件中，車內及屋內反鎖案件暴增4.1倍；美國每年平均有38個15歲以下兒童死於車內反鎖！長時間處於密閉的車內可能使弱勢族群造成中暑、缺氧窒息或生命威脅。因此，我們決定先從窗簾著手改善，因為窗簾是陽光從窗戶射入的第一個屏障，本研究為解決室內的高溫環境，以「管狀窗簾」為填充容器，添加六種涼感物質，探討其阻熱及散熱效果。研究結果為：碳化矽管簾的阻熱效果最好，而奈米銀管簾具最佳的散熱效果。未來，希望能應用於日常生活中，例如：車輛隔熱材料、建築的隔熱材料、熱保溫杯具、冷凍食品包裝、電子產品散熱材料等，以達到節能減碳目標。