生活與應用科學科(二)科

「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。

膠原蛋白俗稱明膠，主要是由動物皮或骨內的蛋白質所萃取製成，明膠的種類很多，能夠使用的範圍也非常多，最常出現在我們日常生活中的食品或加工物上，例如果凍、軟糖、冰淇淋、酸奶及冷凍食品等。我們研究將魚鱗從原本的”無用廢棄物”，透過簡單的處理與萃取方式得到許多魚鱗膠原蛋白，在不用額外進行複雜且耗時又耗費金錢的純化下，得到另一種應用膠原蛋白的方式，以膠原蛋白與單寧酸兩者混合形成的複合物，做為填補水泥裂隙的填縫水泥來使用，發現除了具有良好的黏合效果，未來還可以進一步研究其他的應用範圍，或是提升魚鱗膠原蛋白的應用價值在其他的使用上。

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。

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。

本實驗藉由3D建模及雷切加工方式將廢棄木板精準建置具有不同磁鐵間距的磁浮滑板與磁軌，再藉由磁鐵擺放位置的配置優化其移動效率。實驗中對滑板重量、軌道傾斜角度及軌道表面粗糙度等參數對其移動的效率進行探討。實驗結果顯示當軌道上方磁鐵的排列與地面垂直磁浮滑板的平衡最佳，且磁浮滑板磁鐵的配置是影響平衡的重大因素，研究中發現滑板底部磁鐵數量4個並取10mm-16mm間隔排列且磁鐵必須在最外緣平衡效果極佳，且磁軌之磁鐵間距利用鐵線緊結合到寬度約2mm時具有最佳的移動穩定性。將上述實驗成果應用於「 你推我跑」、「水上漂」等平衡遊戲活動時，可讓參與者體驗如何控制磁浮滑板及增加其滑行速度。

經由測試不同種類與比例的潮解物質吸水效果實驗中，找出從空氣中吸水效果最佳的潮解物質配方，並將此配方搭配不同種類、重量的天然物質，製作出既安全環保又具有最佳吸水效果的潮解物質混合物配方「氯化鈣 13g+二氧化矽 2g+水13g+活性碳 2g」。另外我們從校園植物葉子纖維中找出製作效果最佳的東方紫金牛和茉莉花製作成環保花盆，並檢測薄、中、厚三種厚度的植物纖維搭配最佳潮解物質混合物配方，在溫度 34°C、濕度 62%和溫度 25°C、濕度90%環境中的吸水效果，並將最佳潮解物質混合物配方放置在自行設計的內、外兩層環保花盆縫隙中，經由溼度計檢測證實 14天內花盆土壤溼度都維持在潮濕等級，花盆內的植物也能生存良好，成功製作出能吸收水分的環保花盆。

許多國家都在尋找減少水庫蒸發量的方法，我們想在水庫放置結合太陽能板的生態罐，它能吸收氮磷化合物，改善優養化，燃燒藻類後又能提供生質能源。 實驗發現： 一、生態罐水位於3/5時可提供藻類生長的合宜環境: 1.瓶內溫度最低也最穩定，約25℃，較瓶外氣溫32℃低，故具有良好降溫效果。 2.照光下，罐內外氣壓差穩定於6 cm-H2O。 3.藻類的周生長倍數大約為1.19倍。 4.燃燒熱值周產量為19.5mW/mm2。 二、藻生罐子平衡速率快，大約24秒就能平衡於3/5位置

文獻研究發現，藻類擁有一種特殊的胺基酸—Mycosporine-like amino acids (MAAs)，能夠吸收UVA和UVB，抵抗紫外線的傷害。本研究利用不同溶劑來萃取日常生活中常見的藻類，期望能探尋出具最佳抗UV功效的藻類萃取液，進而調配出具防曬效用的自製防曬聖品。 研究發現，不同的藻類要萃取出最具抗UV的成分所需的溶劑種類與比例會有所差異，利用50%的乙醇萃取紫菜8小時所得萃取液相較於海帶芽、昆布、礁膜和石蓴，甚至是富含花青素的葡萄、火龍果，具有更好的抗UV功效。進一步利用紫菜萃取液自製防曬乳，在未添加二氧化鈦下便具有一定程度的防曬效用，且只需添加少量比例(約2%)的二氧化鈦(市售約為10%)，便能達到與市售防曬乳相當的抗UV成效，具研究發展價值。

本實驗以桌球表面10個環境菌為實驗對象，用16種植物上清液和三種植物純露檢視抑菌效果，初步結果發現茉草、迷迭香、蘆薈的上清液對桌球表面環境菌抑菌效果較佳，進一步萃取純露進行實驗後，發現茉草抑菌效果較好。將茉草以不同萃取方式（上清液、原液、純露）、不同處理方式（擦拭、噴灑）、不同比例（1：5、1：10、1：20）施作在桌球上，結果顯示以1：10茉草上清液擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳；以1：20新鮮茉草純露擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳。本實驗發現天然植物具有抑菌效果，茉草是生活中常見植物，栽種及取得容易，而且符合環保原則，建議未來可用更專業的萃取方式，提高其抑菌效果。

硫酸鈉水溶液與鹽酸溶液反應會產生硫沉澱，沉澱量變化可用來表示化學反應快慢。近年來，數位量測取代肉眼觀察，但量測終點的閥值卻都是由實驗者主觀地自訂。我們不斷改進實驗，做了以下努力與成效： 一、 利用ARDUINO配合光敏電阻進行全程連續量測，並由數值分布圖發現硫沉澱速度並非固定。 二、 因為有讀取到全程連續量測值，我們測試出同時配合EXCEL的AVERAGE 與高次方TREND函數進行數據優化，可以成功反推每個瞬間反應速度。 三、 由全程連續量測發現，原想以反應結束的時間做為閥值是不可行，但我們意外找出非人為定義之閥值，且此閥值不受(1)外在光源強度、(2)容器深淺或容量、(3)感應器校準與否之影響。 四、 我們求得達到反應最快時之反應速率級數。