第61屆--民國110年

疫情導致醫療口罩需求與丟棄暴增，讓石化塑膠污染日趨嚴重。我們從自製聚乳酸PLA環保口罩過程中，發現新創減塑、友善地球元素可能性。首先改裝棉花糖機、自製鑿孔鐵罐頭加上5克重PLA粒子加熱抽短纖維﹔篩選幾種加熱器具實驗後，用離子夾模擬熱黏合法的「熱軋」模式成功將短纖維→不織布﹔以自製PLA不織布當口罩本體，搭配鈕扣型耳掛(布縫橡皮筋)兼具舒適、牢靠度與可重複再使用。與國家隊口罩實驗比較，發現外層撥水性與內層透氣性都較佳。 為了讓口罩「國家隊」晉升為「地球環保隊」，本研究以日常生活用簡單工具自製口罩、檢測並規劃符合PLA特性的全分解制度，減少塑料泛濫對於地球的負擔。期望達到「口罩保護人類、人類愛護地球」的雙贏境界。

公廁裡的垃圾桶常有衛生紙滿出來，甚至掉到地上很不衛生，其實稍微擠壓一下就好了，但一般人都覺得噁心而不會這麼做，且在COVID-19疫情期間，如何避免接觸是重要的課題，因此我們想設計一款能夠解決這個問題的垃圾桶。 垃圾壓的愈密實垃圾桶就可以裝愈多，依此，我們改造回收飲料杯，並設計出彈簧伸縮壓縮垃圾桶。實驗發現垃圾桶要頂天立地夠穩夠重，壓縮裝置才會自動擠壓垃圾。經多次改造，這款壓縮垃圾桶，在每次關上蓋子時壓縮裝置會擠壓垃圾，並且隨著垃圾頂到時，壓縮裝置會慢慢縮回增加垃圾桶容量，且清理垃圾後，壓縮裝置會自動恢復。與未改造的原始垃圾桶比較，可多裝155%的衛生紙糰，這款壓縮垃圾桶將可解決公廁髒亂現象。

我們利用注射針筒的結構，將活塞推至底後封住針孔，用力將活塞往後拉動並釋放開來，大氣壓力會推進活塞並撞擊筒身，使針筒發射出去，我們稱之為針筒火箭。為了探討其發射機制與增進其發射能力，過程中意外地發現少量的水(5ml)對其發射能力有非常好的效果，垂直發射最高可達6公尺高，是原本針筒的2~3倍。據此我們深入探討水量多寡對火箭發射能力的影響與其在發射機制中扮演的角色，並釐清活塞質量與摩擦力等相關因素對發射機制的影響。最後，我們成功的以最佳的發射條件，加裝火箭的尾翼與彈頭，完成針筒火箭的發射測試，其射程最遠可達10尺左右。

有臭臭味的天然沼氣是一種混合氣體，其產生與廚餘和甲烷菌的厭氧化學反應有關，屬於生物化學的一部分。在甲烷菌吞噬廚餘的過程當中，可以將廚餘轉換成可利用的天然沼氣(主要是甲烷)，是較為環保且潔淨的再生能源。沼氣是看不見的氣體，若無特殊的器具，是無法知道在沼氣生成時，周遭的環境發生了哪些變化。因此我們利用人工智慧(AI)軟體–mblock編輯程式，加上編寫甲烷和廚餘酸鹼(pH)值的量測程式，監控收集沼氣時的實際狀況，判斷沼氣收集的時機。透過數據的分析，定義出沼氣最佳的生成條件。實驗的結果顯示，發現在沼氣生成的過程中，廚餘會先酸化，pH值會先降低，然後趨於穩定。在我們的測試中，澱粉含量較高的廚餘搭配購買的粉體菌組合，可以產生最多的甲烷。

本研究從古早漿糊開始，想找出不需加熱、製作方便的天然黏著劑；以常用的影印紙製作環保吸管。為增加紙吸管的耐用性，從常見的食品增稠劑中尋找合適的防水材料，發現海藻酸鈉紙吸管效能最好。但實際吸飲不同水溫的開水時，結果不如預期-約使用5分鐘即喪失功能。 目前市售環保吸管以咖啡渣或甘蔗渣添加PLA壓密膠結成型，我們以海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液交聯後形成的膠體乾燥製成海藻酸鈉吸管，添加咖啡渣或甘蔗渣為骨材增加吸管強度，分別以正向晶球法和反向晶球法找出製作吸管的最佳條件，每支吸管的成本分別大約是3.4元和3.8元。不僅能自然分解也不會汙染環境；且使用完後以清水稍加沖洗，吸乾多餘水分，自然風乾後還可重複使用。

我們想要了解哪些食物含有單寧酸，首先要選用適當之指示劑來檢測單寧酸，經過測試後，選用硝酸鐵溶液來當指示劑效果最好。用硝酸鐵溶液分別滴定市售瓶裝飲料茶、市售茶包浸泡之茶液、咖啡豆浸泡之黑咖啡、多種水果與果乾，可發現瓶裝烏龍茶、瓶裝紅茶、三種茶包和咖啡豆泡成的黑咖啡都含有豐富的單寧酸。然而市售A品牌瓶裝綠茶因添加維他命C，水果和果乾裡也含有維他命C，因而無法以少量硝酸鐵溶液滴定來判斷是否含單寧酸。 最後，我們也想出以照度計來分析單寧酸與鐵離子產生錯合物的透光程度，我們研判三種茶葉中，綠茶的單寧酸含量最高；烏龍茶單寧酸含量次之；紅茶單寧酸含量最少。

如何協助非洲落後國家發展太陽能，解決日常生活的煮食是當今最熱門的話題。根據生活科技課本所學，太陽能的應用分為太陽能光熱及太陽能光電轉換，為了利用太陽能實踐低碳生活，我們嘗試製作各類聚光太陽爐，並比較其運作差異，了解如何提升太陽爐的效率，進而設計一款有別於市售的變焦控溫複合式太陽爐，大膽的提出改變距離的變焦方式來控制溫度，有效整合菲涅爾透鏡與凹面鏡，達到雙邊同時加熱之聚光太陽爐的設計。另外，搭配360度升降的聚熱旋轉雲台之輔助，讓食材有效均勻受熱，同時考慮天氣不穩的因素，結合太陽能板所提供的電力能源，供給ZVS低壓高頻加熱器，輔助聚光太陽爐的不足，根據不同食材提供多元性的烹調方式，並縮短煮食的時間。

煮麵線或豆漿泡泡會溢出，本研究開發防溢器並探討最佳防溢成效的構造條件(專利第M609591號)。防溢器消泡作用為「泡泡從鍋底上升會撞到防溢器內部上壁或摩擦到上洞邊緣，造成泡泡破裂，使泡泡總量減量，故液面水位降低」。第一年於器材無法自製，此次第二年採用客製陶器，實驗有：上洞總面積、側洞數、防溢器高度、防溢器大小、不同水量、不同火力。結論為：防溢器防溢成效關鍵在「上洞比例6.3%～22.6%之間」、「上蓋表面積要大」、「高度要高」，製作的陶製防溢器中以A款(p.9)上洞比例在14.3%、4側洞、高度4cm的防溢器，是目前最佳的防溢器，可降低液面4.27cm；而且在中高水量及大火情況下防溢效果越明顯。實際應用在煮豆漿，確實可延緩溢出。

偶見一則【學校導護發生意外】新聞，看完後在我們內心衝擊非常巨大，於是想要解決這問題。又從日常觀察校門口發現不論有無紅綠燈、斑馬線等，導護的生命安全一直存在危險之中。於是利用micro:bit藍芽功能設計中控台，配合超音波、紅外線來測量是否有來車的訊號與行人端人臉辨識鏡頭、PIR偵測是否有行人的訊息，決定何時控制導護桿的收放、紅綠燈閃爍。也導入自動語音播放功能來協助視障人士，可以知曉所剩餘的通行時間。導護桿上裝置超音波感測元件，可於發生車禍時透過IFTTT傳簡訊通知導護和警察局，達到即時救援。最後再加強行人穿越道上裝置地面紅綠燈，警示低頭族注意狀況。希望這項作品能夠讓導護降低發生車禍的機率，減少遭受危險。

本實驗探討以蝶豆花及風茹草的萃取液，以不同比例混合調配成防曬乳，並以儀器測量各混合比例的防曬係數，以及比較各混和比例的抗氧化活性高低。市售的防曬乳多半會加入化學添加物，皮膚在短時間內雖能具有阻擋紫外光效果並可產生光澤，但也會加速肌膚老化，長期使用可能會累積這些物質於皮膚上，實驗目的是希望以自然的素材，例如以蝶豆花及風茹草萃取物中的天然成份，調配出同時可具備抗氧化活性及防曬(抗紫外線)效果的防曬乳，搭配分光光度計以及自製的紫外線強度檢測裝置測量出兩者混合的最佳比例，並將最佳比例製成的防曬乳與市售防曬乳進行抗氧化活性及抗紫外線能力的比較，如能接近市售防曬乳的上述效果，即達到本實驗的探討目的。