生活與應用科學科(二)科

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。

本研究利用海藻酸鈉和氯化鈣的交互作用，做出可分解的吸管，並改良一台吸管製造機。添加不同材料製作吸管，成功做出很像塑膠的海藻膠吸管，遇到酸鹼溶液會變色的紫高菜、蝶豆花吸管。影響吸管成形速度是氯化鈣的濃度和浸泡時間，以氯化鈣25%浸泡16分鐘最快，海藻膠的最佳比例為2%。製作吸管以沾取法10秒最快，做出來的吸管必須建立在支撐物上。腐化實驗以海藻膠紙吸管1.74g最好，因海藻膠薄膜分解較快，海藻膠吸管1.4g其次，吸管泡水實驗，因為水中沒有微生物，吸管不會被分解。吸管乾燥方式以除濕機效果較好，烘乾吸管的溫度以20度較不容易變形。使用UV光消毒，成功讓菌落數由45個降低成0個。成本估算上海藻膠吸管一枝約0.8元，使用沾取法更便宜。

「溫室效應」會造成地球暖化，使地球環境惡化。但「溫室效應」並非顯而易見，因此不易理解，現在結合自然科學與科技課程，於微型玻璃屋中，探討二氧化碳對溫室效應的影響。 首先在玻璃屋外進行「空白試驗」，再於玻璃屋內進行溫室實驗。打氣幫浦輸出的氣體經由三通管控制「繞流」(Bypass)，通過氯化鈣去除水氣，約略可視為「零空氣」(Zero Air)，以人工光源照射充滿「零氣體」的玻璃屋作為「對照組」，再比較充滿不同濃度的二氧化碳氣體作為「實驗組」，應用Arduino開發板、感測器、液晶螢幕與記憶卡，能即時顯示數據、記錄資料，再以Excel繪製圖表，也可連接電腦進行現場環境監測。 從數據分析，「溫室效應」確實發生，所以應該儘量減少二氧化碳排放至大氣中。

延續「穿上一身白雪的黃豆～天貝的研究」，今年探討黃豆微生物發酵天貝對營養成分的影響。我利用黃豆粉加少孢根黴菌、植物乳酸菌或兩菌混合菌粉，製成天貝豆泥作為麵包蟲飼料。與餵養未發酵豆泥比較，乳酸菌豆泥飼養組持續增重，而根黴菌或混合菌豆泥則先減輕後迅速增加。我懷疑麵包蟲不喜根黴菌味道，Y型岔路測驗結果顯示無嗅覺偏好，體重變化與味道無關。微生物發酵分解蛋白質成胺基酸，我透過薄層色層分析檢查樣本中游離胺基酸，結果顯示混合菌組產生最多的游離胺基酸，可解釋它們增重速度超越乳酸菌組。總結來說，我發現根黴菌與乳酸菌共同發酵時，可產生易吸收營養並提高體重增加速度，酵素分解蛋白質產生胺基酸的能力扮演重要角色。

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。

在網路、手機興盛的情況下，一般傳統鉛筆被使用的機會逐漸降低，但鉛筆對小學生而言還是最常用的書寫工具。而近來有號稱「環保永恆鉛筆」，強調免削、免買筆芯還可持久書寫，甚至還被當作精品高價販售。讓身為小學生的我們會想要了解這種新產品的書寫效果、售價、使用的評價等。經過深入了解發現市售環保永恆鉛筆筆芯成分標示不清且書寫字跡顏色較淡；加上為了減少書寫時的施力讓書寫更省力，所以一般傳統鉛筆使用者在選購筆芯時日漸傾向選用筆芯較軟但顏色較深的1B、2B 筆芯。因此我們試著用五金行或市面上就能買到的材料，利用簡易工具與方法自製金屬筆芯，希望能找到書寫字跡顏色比市售環保永恆鉛筆深的金屬筆芯材料成分。

本研究旨在觀察和降解禽類羽毛，並使用水解後的有機液肥澆灌植物，以觀察其生長效果。通過顯微鏡觀察和分析，我們發現羽毛在外形特徵、大小、顏色和長短方面存在巨大差異。在實驗中，我們將雞羽毛提供給微生物進行厭氧醱酵分解，結果發現厭氧微生物成功消化了羽毛。在羽毛水解實驗中，我們添加了培養的羽毛分解菌，七天內成功將羽毛水解，同時生成了生質氣體和液肥。我們將羽毛消化液稀釋後澆灌在種植的小蕃茄、白菜、油菜等植物上，實驗結果顯示，使用液肥的農作物生長更加茂盛，產量也更高。其中，白菜的生長增幅最佳，達到了35.4%至46.1%。透過這項研究，我們更深入地了解了禽類羽毛廢棄物在農業上的應用，同時也對環境產生了友善的影響。

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。

本研究對米飯復熱後性質進行探究，我們先進行問卷調查，作為實驗設計的參考。我們以臺東的關山米來做為復熱實驗的研究對象，並以第三屆臺灣稻米品質競賽的冠軍池上米來當實驗參照組，將已經通過專家驗證的米飯，跟我們的實驗數據做比對。 我們針對米飯保存時的溫度、時間；復熱時所使用的容器、復熱設備等變因進行探究，結果顯示：將米飯用保鮮膜包覆冷凍保存，以陶瓷容器盛裝、以微波爐復熱，米粒的長度、透光度、黏性和彈性都會非常接近冠軍米的數據。 最後，我們將最佳化方法復熱的關山米，與當餐煮的冠軍米提供給同學試吃進行忙測，高達52%的學生覺得復熱後的關山米比當餐煮的冠軍米還好吃！這套米飯復熱的方法簡單方便，已達到我們的研究目的。

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。