生活與應用科學科(二)科

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。

今年的大事，「土耳其大地震許多高樓都倒塌了，壓死不少人。」我們很天真的提出：「如果大家都住在竹管厝，就不會有被壓的事情。」 我們在老師的指導下研究這個問題：「爺爺的老家－竹管厝」。首先測試竹片的彈力，用竹片彎曲打彈珠，撞擊軌道上的小鐵珠；接著用竹片彎曲打木球，都能把鐵珠和木球打得遠。竹片彎曲彈開時，可以產生很大的彈力。 我們也利用市售的竹筷子吊重物，測量出竹筷子能吊很重的金屬墊片，知道竹筷子的抗壓力很強。最後在老師的指導下，用竹桿模仿安南區的竹管厝蓋起房子來；並用簡易的方法，玩起「模仿竹管厝」在風吹雨打和天搖地動下，完整無缺的結果，我們成功了！

氣候變遷引發降雨異常，每當強降雨造成金門低窪區域積水成災，不僅校內外意外頻傳，甚至發生觀光客「游」金門，出動橡皮艇幫遊客脫困，因此以SDGs為首要目標，設計加速排水的防災創意智慧格柵，縮短積淹水時間，減少災害發生，開創永續防災新局面。 首創輪軸格柵效益最佳，並校園實地埋設縮短積水時間，小朋友滑倒意外減少。且向縣府報告研究成果，建請納入施工設計及建置滯洪井池，已獲大大肯定與讚揚，將請相關單位研擬由低窪潛勢熱點試用。 我們也在重大淹水區實作成效良好，防災創意智慧格柵既可讓水流大量流至滯洪設施，減少災害發生，又可保存水資源供應民生用水，而非浪費流至大海，更可減少依賴向中國大陸購水需求，共創「三贏」何樂而不為。

太陽是我們最重要的資源，如何以菲聶耳透鏡加熱導管的自製太陽爐進行蒸發海水，取得可供使用的淡水是本研究的主要目標。我們在科學雜誌裡查到海水淡化的發展與技術。經由文獻知道熱導管可以將太陽能擷取的效益提升至最佳，在太陽能擷取系統扮演著非常關鍵的角色；而菲聶耳透鏡在光學系統中能發揮非常好的聚光效果，聚光後的光線強度比一般透鏡高。本實驗採用16支中溫型銅水式熱導管和菲聶耳透鏡，以100公克的海水進行3.5小時的實驗。分別在2021/10/27獲得6.79公克的水、2022/05/18獲得0公克的水、2022/05/19獲得2公克的水、2022/05/20獲得1.5公克的水、2022/05/29獲得2公克的水。經由研究得知透過菲聶耳透鏡及反射鏡能讓熱導管的溫度提高，但高溫若無法持續則效果不佳，無法有效收集到淡水。

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。

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！

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸，目前多數以廢棄物方式送台處理，因此，我們希望以環保角度思考，試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值，我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟，並進行紫外線阻隔實驗，結果顯示，當厚度足夠時，以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔；而在陽光下，以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時，可達71%的阻隔效果；塗抹人工皮的實驗中，也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性，希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

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。

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。

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。