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生活與應用科學科(二)科

一壓即縮——可壓縮三角錐之發明與研究

在工地或事故現場常用的交通三角錐因形狀固定、體積較大,而不易收納,於是我們針對此不便做出了改良與研究。經過多次實驗,最後,我們決定使用不鏽鋼線,燒製定形後,再用縫紉機將輕盈的紅色雨傘布縫製於上,讓角錐猶如彈簧般「一壓即縮」,即使是孩童也能使用,且如遇到事故,有彈性的布料角錐也能減輕碰撞的傷害。為了提升三角錐的穩固性並加強警示功能,我們用壓克力做了角錐的底座,並在內部配置電路,使三角錐具有聲光警示效果。藉由紅外線感應對靠近的人發出警示音,並於夜晚時,可設定發出不同色彩和亮度的光來警示。經過多次的實驗、測試,終於設計出具備聲光警示與輕巧、好收納等優點的三角錐,期望被各方廣泛使用,減少意外的發生。

陶出水髒汙-自製陶濾芯用於溪水池水之研究

我們發現市售濾水器的濾芯有陶土層和活性碳層,從文獻得知活性碳的過濾效果非常好,所以決定深入研究陶土層,開發自製陶濾芯。為了讓陶土能透水,陶藝老師建議可在陶土製作時加入麵粉,高溫素燒後麵粉會在陶土中留下孔隙,陶土就能透水。使用自製陶濾芯過濾檸檬酸水溶液、生態池水、公司田溪水及硫酸銅水溶液並與無過濾的對照組比較,發現自製陶濾芯對於過濾氯化物及磷酸鹽有不錯的效果,而且在較高濃度(10ppm)的銅離子溶液中也具有過濾效果。經過多次陶濾芯製作後,最佳製作方法為揉陶土時一起加入麵粉和鹽,鹽可以控制陶土水份含量及仰制微生物,此外陶濾芯製作成高圓柱狀及燒結溫度降至500度時,都可增加接觸面積和孔隙,大幅加快過濾速度。

如「魚」得水,「丸」出新滋味

本實驗之研究目的在找出馬祖魚丸的最佳口感比例,並結合馬祖在地特色食材創造新滋味。以不同的魚漿種類、不同比例的太白粉和水設計出三組實驗組、每組6種不同配方共12種,找出太白粉及水對於製成馬祖魚丸的影響。本研究使用砝碼加壓法測量其硬度、自彈高度裝置來測量魚丸的彈性,以科學化數據觀察,量化紀錄資料來比較魚丸本體硬度與彈性和品評口感,綜合比較結果,最後以鮸魚為食材所製作的太白粉比例為150公克、水為200公克的鮸魚魚丸為本研究最喜愛的配方。 最後我們選擇大家最喜愛的配比太白粉比例為150公克、水量比例為200公克製作鮸魚酒糟口味的魚丸,受到大家一致肯定,選為最佳馬祖新滋味。

叱「渣」風雲-廚房廢渣再利用

學校五年級上學期的種植實驗中發現校園植物區的土壤太硬,因而思考加入廚房廢渣加以改善,但常見的廚房廢渣除了種植外,在驅蟲、吸濕、吸油也有效果,本研究選擇咖啡渣 、茶葉渣、蛋殼、甘蔗渣進行實驗。 研究結果發現:在種植方面,蛋殼與培養土比例2:8最佳,甘蔗渣與培養土比例3:7最差;而咖啡渣與培養土比例3:7及甘蔗渣與培養土比例2:8時,莖的生長長度最長;茶葉渣未觀察到因比例不同而不同的現象。廚房廢渣在驅蟲能力方面,咖啡渣最佳;吸濕能力方面,甘蔗渣最佳;吸油特性方面,甘蔗渣最佳。蛋殼除了在種植方面有耀眼成績外,在研究的另三項表現都最差。 經本研究探討這四種廢渣後,我們發現廚房廢渣一點也不廢,全是寶啊!

以水換電—節能室內空間水冷降溫系統設計與效能探究

如何以最少的碳排放量,讓燜熱的室內空間迅速降溫?本研究結合熱傳理論及節能建築理念,設計以冷水循環來降低室溫的節能系統,並以空間比例1/6的模擬屋進行降溫實驗。從實驗結果發現:冷卻水管接觸面積越大、彎折越少流速越快,降溫效果越好,其中以回字型排列中央出水的冷卻水管,30分鐘內可將內部溫度降低8.5°C。同管徑的銅管與矽膠管降溫效果,因冷卻水溫高低而改變,低溫時銅管效果較佳。三種循環水桶冷卻方式中,採用冰磚冷卻即可保持冷卻水處於低溫狀態,達到良好的降溫效果,可整合綠能或河水、地下儲水系統等低碳排自然資源,進行冷卻水的降溫及更換,降低冰磚的使用量,以減少系統電能消耗,達到節能減碳的目的。

小瓜立大功-絲瓜絡植栽盆效用之探究

絲瓜絡有吸水、透氣的特性,我們用絲瓜絡、石膏並添加蛋殼與水泥粉來製作絲瓜絡植栽材,以飽和吸水量、飽和含水率、釋水速度及耐用性來檢測絲瓜絡植栽材的特性。 從實驗結果發現:(0.5 cm)3絲瓜絡植栽材吸水性佳,其次是粉末絲瓜絡;粗、細纖維絲瓜絡間飽和含水率差異不大;5g細粉末絲瓜絡植栽材吸水特性較佳。有使用過絲瓜絡吸水效果最好;添加粗粒徑蛋殼植栽材飽和吸水量最多;添加15g白水泥的飽和吸水量及含水率為最佳。5g細粉末絲瓜絡+5g粗粒蛋殼+15g白水泥+35g石膏粉及50ml蒸餾水為植栽盆的最佳吸水性、耐用性配方。絲瓜絡植栽盆+絲瓜絡植栽材所種的三色菊生長高度最高、土壤保濕度最佳。以絲瓜絡植栽盆種植的小白菜苗生長率比用黑軟塑膠盆的小白菜苗高。

「三寶」的重生~寶特瓶變身3D列印線材之研究

本研究探討了使用回收塑膠寶特瓶製作PET線材的可行性。我們設計了數個不同功能的模組並使用TINKERCAD 3D建模軟體進行了優化,使過程更為穩定和高效,同時也考慮了減少廢棄物的製造量,以達到節約成本、保護環境的目的。 研究發現,為了得到品質更佳的成品線材,需要在生產過程中控制PET條寬度均勻性、拉線速度、加熱頭溫度、加熱塊支架變形和加熱塊溫度浮動等因素,以確保成品線材的品質。此外,本研究也嘗試將所有模組整合在一個平台之上,探討製作出一台具有全功能機器的可行性。 最終,本研究成功實現將使用過的寶特瓶變成PET線捲的目標。未來,我們將繼續優化該機器的設計,增加自動化程度,並探索更加環保的製作方法,以達到更加可持續的生產方式。

蘇芭樂喜-珍珠芭樂果乾維生素C含量研究

在台灣芭樂是一種常見的水果,一年四季皆有產量,同時也有報導指出,芭樂是水果內維生素C的含量最多的水果。本實驗針對烘焙珍珠芭樂果乾過程中,維生素C含量流失率作一系列的實驗及研究,並由實驗結果烘製營養流失率最低狀態的果乾,並找出最佳口感的果乾厚度。結果發現維生素C含量的流失率與烘焙時間有正相關,烘焙溫度在70℃以內,脫水率與維生素C的流失率影響較不顯著,接著我們以70℃烘製不同厚度的果乾,請同學試吃後,調查同學對於不同厚度果乾的喜好度,做為未來果乾烘製的參考。

吃藥不用再怕苦-以家用食材及電器自製藥物包裝紙的可行性探討

本研究探討在家中 自製藥物包裝紙的可行性。本研究先進行問卷調查,發現 81.9%的同學不喜歡藥物的味道。本研究希望以糯米紙製程為基底,發展一套運用家用食材及電器,製作藥物包裝紙的方式。我們以方格紙及Arduino套件重量感測器、土壤溼度感測器進行測量。總整41種藥物包裝紙製作方式及371筆實驗記錄,結果顯示:在來米粉:水為13調配的水溶液,添加15%果糖與2%奇亞籽作為膳食 纖維添加物,在 65 C 糊化、果汁機充分攪拌後運用平底鍋加熱烘乾,能製作出容易製作程度、抗壓力性及抗潮濕性皆佳的藥物包裝紙。本研究自製最佳化藥物包裝紙,能在包裹時,具有抗折、抗壓力及抗潮濕性。期待本研究能提升人們吃藥的意願,並提升對澱粉相關食品包裝的認識。

倚「天」屠「龍」記-一種綠色經濟型替代保麗龍材料的研究與開發

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。