生活與應用科學科(二)科

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！

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。

觀賞蝦是台灣近十年來休閒養殖的出口大宗，台灣在血鸚鵡由板橋人陳延清於西元1988年首次雜交成功後一舉打響台灣休閒養殖在世界的地位。然此後沉寂了很多年直到2002年黃琪文先生成功由黑殼蝦選育並發表之火焰蝦(flame shrimp)又再次為將台灣搬上了國際舞台(黃，2015)。本實驗旨在探討新米蝦飼養時在人工飼料、天然葉子、過濾濾材、pH、TDS、硝化菌養成等之關係，並透過實際飼養所取得的數據，以科學的方法分析所得結論做為飼養觀賞蝦的民眾一些建議。

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%。

傳統的保麗龍材料在製造過程中會釋放出有害的化學物質，並且無法有效地回收和再利用。本實驗使用天然材料製作的替代品更加環保和可持續，因為它們可以降低對石化原料的依賴，並且可以被自然分解。我們採用了一種新的製造方法，研發用最經濟的飼料硬質玉米和高粱加熱爆裂後，作為填充材料，並使用聚乙烯醇和硼酸作為黏著劑。這種方法適用於製造可避震、防火隔熱的材料，除了減少對石化原料的需求，也降低了製造成本。此外，我們還用了蛤蠣殼粉和無毒的清潔劑成分的無患子萃取液，這些材料都比保麗龍更加環保。本組產品呼應全球ESG永續行動，它可以減少包裝材料對環境的污染和傷害，同時具有更好的可持續性，為地球的永續循環經濟盡一份心力。

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。

市售冰淇淋高脂高熱量，對健康有負擔。本研究以希臘式優格取代鮮奶油，參考義式冰淇淋做法，探討不同糖量、鮮奶優格量、粉狀固形物及吉利丁粉等對冰淇淋的影響。 先自製精密硬度測量儀進行科學測量，並制訂檢驗冰淇淋質地項目：固形物比例、製冰後溫、軟硬度、打發率、抗融性。實驗發現：增加蔗糖量提升滑順度；提高優格量使質地細緻、口感偏硬；全脂奶粉可增強風味和口感；吉利丁粉提升抗融性。冰淇淋質地取決於各成分比例之平衡。 研究建議：乳製品的脂肪4.6%、非脂質固形物12.2%、糖16.1%、吉利丁粉0.4%。製冰冷凍後，媲美義式冰淇淋口感綿密、品質穩定。本研究提出希臘式優格冰淇淋配方，低脂且富含益生菌，大家可依實驗數據，自行調整喜好口感。

本研究透過預備實驗，發現日常生活中方便取得的天然黏膠可作為魚蝦飼料黏著劑，接著設計三個部分實驗進行探討，分別為（一）飼料對水質的影響、（二）飼料對魚蝦飼養環境的影響、（三）飼料對魚蝦的誘食性。研究結果發現，天然黏膠中以秋葵膠最適合作為飼料黏著劑，其綜合水質數值穩定、具較佳魚蝦誘食性、飼料無發霉情形等特質。而自製飼料經烘烤可加速其固化，但高溫除了會影響飼料內營養組成，也會使飼料膨脹形成浮粒飼料，而不適用於底棲動物。飼料總表面積越大具有較佳的魚蝦誘食性，但相對的其對水質具有不良的影響。本研究結果包括TDS數據、七合一水質測試、易發霉與否、製作方便與否等，提供大眾自製魚蝦飼料時應用參考。

「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。

本研究透過文獻探討與訪談後，透過開發黃金蜆的功能，期望建構一個能在校園水生池進行的永續蜆魚菜共生系統，透過實驗與文獻得知，一個50000公升的校園水生池蜆魚菜系統，等同於一棵成年樟樹的固碳量，且通過實驗可知，若通入二氧化碳，還能提高蜆的存活率；即便死去的蜆殼也能成為土壤改良劑改善校園種植環境；使用蜆殼也能燒製成市售的蔬果清潔劑。此外，本研究亦針對虹吸系統、二氧化碳發生系統、水耕植棉進行改良，提供未來相關實驗與校園種植參考利用。