生活與應用科學科(二)科

本組利用太陽能來淡化海水並以溫差來發電，實驗的創新項目：首次利用棉線的毛細作用將海水引至加熱機構裡，再以菲涅耳透鏡聚焦太陽熱能，蒸發加熱機構內的海水，蒸氣經鋁管自然冷卻，可析出鹽度降低的海水，並同時利用溫差來發電，所以本設備可作為海上之緊急狀況備援，以應製水與用電需求。本組實驗機構有以下功能： 1. 海水淡化：加熱機構在達到可蒸發海水的溫度下，運用棉線的毛細作用與水的蒸發冷凝變化，可產出淡化海水直接使用，或經過重複淡化，最終可以成為純水。 2. 加熱機構之保溫功能：當太陽光短暫不足時，仍可使溫差發電片持續發出電力供緊急使用。 3. 結晶鹽的利用：加熱機構將鹽分結晶保存於槽區，易於取出使用，並簡化保養維護工作。

本研究利用校內落葉堆肥中的紫花馬櫻丹萃取精油，為保存其精油成分我們採減壓濃縮蒸餾法，以相對低溫的條件下探討9種不同變因中，此法的最佳條件並測其抑菌能力。結果顯示(1)葉片或花瓣需要烘乾，以35°C烘乾18小時，續以35°C的水浸泡23小時，並以50°C蒸餾，以50毫升浸泡液 第一滴蒸餾液滴出後蒐集20分鐘萃取效果最佳；(2)花瓣與葉片萃取精油皆有效果；(3)以水浸泡比以油浸泡萃取效果佳。抑菌實驗結果顯示，萃取之精油對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌皆有抑菌效果。萃取的馬櫻丹精油經IR鑑定與天然羅勒和薰衣草精油圖譜極相似；GC-MS鑑定得知主要成分為冰片、莰烯、肟類，抑菌與防蟲成分。未來可將其利用在校園與社區創造特色伴手禮與生物防治產品。

節能減碳議題目前最受矚目。本研究利用雷射光模擬太陽光，找出兩玻璃鏡片之間的角度約20度時，可最有效率收集陽光；製作陽光收集器，並尋找各種反射鏡片的最佳材料。改良後，使用「防水塑料鏡面貼紙」製作第三代陽光收集器，兼具前代優點且增強防水效果；在陽光收集器下方放置「凸透鏡裝置」，使光線更容易聚集，並由光纖將陽光引導至室內，形成陽光收集器綜合裝置。研究顯示：1.第三代陽光收集器(綜合裝置) 照射照度計，比較後發現增強效率為原本的3.76~22倍 間，平均值為12.22倍。2. 光纖長度並不影響引導至室內光線的強度。3.預計應用在學校教室及地下室照明，及改善榕樹下陰影處草皮不易生長之問題4.陽光收集器收集效率高，可直接裝置太陽能板上。

衛生署為防止禽流感疫情擴散，大肆撲殺病禽，造成業者重大的損失。因此，我們希望能使用安全又有效的方式來驅趕鳥兒，減少家禽接觸野鳥的風險。 我們先調查目前驅趕鳥的方法，瞭解傳統稻草人的驅鳥效果不佳，於是進行稻草人的改良研究，讓稻草人「活動」起來。本實驗探討在不同條件下影響鳥類取食的各種因素，最後製作「搖滾超人」，並且改進它的缺點。改良後的「行動搖滾超人」鳥類取食量明顯減少了，對驅逐鳥類有很大的幫助。 我們改良「搖滾超人」驅趕在禽舍附近取食的鳥兒，減少家禽和鳥兒接觸的機會；並且運用「搖滾超人」來驅離住家陽台的鴿子和鐵窗上的鳥群，防止鳥糞污染，影響我們的健康，驅鳥效果都能大大提升。

幾丁聚醣被證實可以有效的從水溶液中移除銅離子重金屬，幾丁聚醣具有生物可分解性、親水性、天然來源等特性，我們利用戊二醛與幾丁聚醣進行交聯反應，並改變交聯比、時間、pH值、溫度，以增加對水溶液中重金屬的吸附量，並且進一步開發出海藻酸鈉幾丁聚醣膠球(SGA)、活性碳海藻酸鈉幾丁聚醣膠球複合物(SGAC)，最後發現當活性碳、海藻酸鈉與幾丁聚醣粉以0.5：5：4克所製成的SGAC1，靜置於2500ppm的20mL硫酸銅水溶液有高達96.64%的去除率。放入自製淨水循環系統後也可達96.62%的去除率。且對於紅色墨水亦有良好的去除效果，其去除率可達81.3%。最後我們把已吸附銅離子的SGAC1膠球，利用水浴溫度70℃、50mL、0.25M的硫酸加熱10分鐘脫附出銅離子，回收率達91.72％。

我們探討開爾文靜電裝置對懸浮微粒之過濾效果，主要結果有三，一、使用靜電電位計量測發現，開爾文裝置的支架採用中空塑膠管可有效絕緣，感應環使用長、直徑小的鋁箔圓環，控制流出水柱為細、長形狀，會有較佳靜電效果。二、使用微粒濃度感測器與乒乓球的漂浮實驗顯示，孔隙大的濾網，過濾差卻較透氣，若在氣流帶動下導入靜電，則有較佳的集塵效果。三、應用簡單材料組裝的開爾文裝置，經實際測試，可利用收集雨水長時間產生正、負靜電壓高達10~14kv，在封閉空間集塵或燃燒線香、金紙、木炭的懸浮微粒過濾上，具有良好過濾效果，尤其木炭有超過88%以上的整體過濾效果。

一、降溫率好壞受屋頂形狀和窗口位置有關。山形和斜頂式頂高較矮、角度大的屋頂，降溫率較好。風場分析得知對開迎風面和背風面窗口，風速較大。因屋頂角度平緩，可能有伯努力效應形成，使它降溫好。 二、圓拱型屋頂並非弧型越圓越好，頂高16cm頂開上下層的降溫效果好，增高或降低都會影響降溫率。 三、以小風車圈數測量屋頂上方風場變化，推測溫室氣流走向。圓拱型頂高16cm頂開的窗口正上方3cm的轉速最快，即該處有個低壓中心，容易帶走熱空氣。山形150度對開平均降溫率比其更好，但是下層的降溫效果不如圓拱型頂高16cm頂開。 四、(一)平均降溫率最佳的三名：山形9cm對開＞圓拱型16cm頂開＞圓拱型9cm對開。 (二)上下層降溫率最一致的是圓拱型16cm頂開。

本研究使用兩台普通攝影機，加上電腦影像處理軟體繪聲繪影和After Effects、文書軟體Excel、免費運動軌跡追蹤軟體Tracker，成功收集到空手道社團中，15名國中學生及1名教練對打時攻擊動作的相關運動數據。接著製作情境模擬影片，測量空手道社團國中生15名、非空手道社團國中生15名的反應時間進行探討。實驗中發現，可以經由平日的空手道訓練課程、模擬情境影片的加強訓練、以臉部為凝視的重點位置等方法，縮短對打時防衛的反應時間；攻擊時則要強化速度、減少上下方向晃動，才能讓對手來不及反應。本研究可提供給一般學校及運動社團做為參考，作為基本的運動動作分析及訓練輔助的方法。

市售涼感巾涼感原理是靠聚酯纖維表層的塗布或是改良不同織法來增加涼感效果。 但是聚酯纖維本身不吸水不透氣，所以在材質的選擇上與人體能感受到涼感的原理不同。 本研究拋開改良紡織品的想法，直接從涼感原理著手，透過海藻酸鈉與氯化鈣交聯反應產生的高分子聚合物製成涼感巾，我們稱它為親水反應膜涼感巾。透過實驗測試，我們找出了最佳的濃度配方為海藻酸鈉2%與氯化鈣1%交聯反應5分鐘，以這配方製作的親水反應膜在瞬間涼感、持續涼感、水分滲透速度與可扭轉圈數各項參數裡表現皆優。 親水反應膜是高分子聚合物有優良的吸水效果，它可以把水分鎖在高分子網格內，因此也具有良好的保水性。既能吸水又能保水，所以涼感效果遠優於市售的涼感巾。

由於暑假期間，幾次的淹水造成學校很大的困擾，於是激發我們想要透過實驗探究影響落水頭排水效果的因素–「落水頭」其中幾項結論包括：第一、降雨量、落葉量都會影響落水頭的排水效果，而且落葉當中又以小葉子阻塞效果更明顯；第二、透過自製落水頭變因的探討，提出新式落水頭的模式(迎水面圓柱型、間隙大小0.8公分、底面半徑6.5公分)；第三、透過凸面的設計，成功改良新式落水頭落葉浮貼的缺點；第四、經由戶外模擬實驗確認新式凸面落水頭優異的排水效能。最後，希望經由以上的研究，讓學校能減低淹水之苦，甚至有機會推廣到其他有使用落水頭的場域。