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生活與應用科學科(二)科

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!

「畫」出糖友新「氣」象~繪圖軟體小畫家觀察二氧化碳濃度變化與血糖關係

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。

「冷窗洞避」---涼感百葉窗吸熱管簾之阻熱及散熱探討

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。

如「膠」「飼」漆—天然黏膠作為魚蝦飼料中的黏著劑

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。

飛天魔板~探討利用強力磁鐵配置磁浮滑板、磁軌之設計及其應用

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。

哇!我的花盆會吸水~探討潮解物質在環保花盆上的運用

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。

「藻生罐子?」 --- 改良水庫太陽能板漂浮罐的研究

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

海海能生,爐餘得水-「太陽爐」加「熱導管」蒸發海水成淡水

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。

〝催〞燦晶亮 --- 活性酵母微米晶球的設計

本實驗考慮藥物吞入時極為苦口,但如果利用類似膠囊的原理,更精進將晶球「微米化、可配水喝入、可有效消化、可於胃中緩慢釋出」等功能,進行實驗(以海藻酸鈉濃度、噴入高度、界面活性劑、內含物含量為變因)等,希望在未來生活中,可以利用兩個寶特瓶,將海藻酸鈉加感冒藥物和氯化鈣進行固化作用產生晶球,且利用超音波霧化器將晶球製成微米級,在家感冒時進行DIY製作,並配水喝入,就不會有『苦』的感覺,達到『良藥可口』的效果。

「杯著希望,重返融耀」

本研究以咖啡渣和茶葉渣做為廢棄聚乳酸的混合材料,並以添加廢棄生質材料之「不同重量比例」為操縱變因,探討其對廢棄聚乳酸混摻天然生質廢棄物複合材料之機械性質的影響。實驗設計以廢棄聚乳酸為對照組,以加入不同重量比例的天然生質廢棄物為實驗組,測其「硬度」、「抗衝擊強度」、「拉伸強度」、「荷重」等,並以所得數值來判斷複合材料之機械性質。研究發現廢棄聚乳酸混摻較高比例咖啡渣和茶葉渣的複合材料之「抗衝擊強度」和「荷重」有明顯的提升,具有很好的補強效果。而13%的複合材料為製作成品的最適比例。提供給回收聚乳酸一種新的應用途徑。可製作成盆栽、下午茶茶盤、肥皂盒、相框、手機架鑰匙圈、墊板,梳子、冰箱磁貼…等用品。期待所發展之廢棄聚乳酸複合材料未來能夠應用在更廣的層面。