第64屆--民國113年

因暖化和教室過熱問題，我們自製檢測裝置探討各種配方和變因，進行降溫塗料研究。 我們從24種粉末中實驗出6種特色粉末深入研究。其中二氧化鈦漫射紅外線佳，二氧化矽阻隔佳，蛤粉則兼具漫射和阻隔效果。我們歸納出「白度、粉末性質和顆粒堆疊」是影響塗料降溫的關鍵。當顆粒堆疊的縫隙越少（形狀相似、顆粒越小）降溫效果越佳。 但顆粒粒徑＜3μm易產生團聚現象，無法均勻分布！ 我們也自製碳酸鈣微球，由不同大小顆粒的混合察覺大小顆粒鑲嵌能減少縫隙、降低團聚並增加白度。更意外發現蛤粉漫射效果佳是因為具有大小顆粒鑲嵌的結構！ 我們研發出四種降溫配方，加熱三分鐘能比市售隔熱漆低4.7℃，日曬保麗龍盒實驗也能低0.5℃，適合推廣應用。

色彩偏好影響生活的許多決策，對於背景對色彩偏好的影響，現行兩個色覺理論(對比理論與生態價理論)有不同的解釋，本研究以高中生為對象，旨在探討背景對色彩偏好影響與支持理論，並提出運用方向。 之前色彩定量方式缺乏對敏感度與視錐細胞的考量，本研究發展以中性灰為基礎對不同色彩的定量方法，並以此進行色彩偏好測試。實驗結果發現：顏色偏好會受到背景影響(支持對比理論)，背景對各色彩具不同影響力，偏黃偏綠顏色受背景影響較大；綠色與藍色背景提升偏黃與偏綠之顏色偏好而紅色背景則會下降(支持生態價理論)，背景亮度不影響顏色偏好。期望研究結果有助於青少年環境與產品設計配色參考，並對未來背景影響顏色的神經機制研究提供基礎。

本研究利用碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦、樹脂、蠟、色素、蛋殼、粉筆灰等研發環保新粉筆，且透過自繪粉筆檢測裝置，測量其書寫狀況。研究發現碳酸鈣粉筆容易書寫、且清楚，但易掉粉。硫酸鈣粉筆：質輕堅硬、抗變性高。二氧化鈦粉筆容易書寫，寫灰度極高，但較軟易碎。碳酸鈣：硫酸鈣：二氧化鈦：水=3:1:11:8整體效果佳。添加樹脂、水溶性蠟可以提升粉筆的抗變性且使書寫清晰。使用各色顏料色素可調和粉筆顏色，其中薑黃粉的調色較果最好。與市售粉筆比較，自製粉筆的書寫的附著率、寫灰度、擦灰度皆為第一名具有良好的市場價值，而在自製粉筆中添加蛋殼、粉筆灰回收再製作，是環保可行的方法。

咖啡渣、黃豆渣以及茶葉渣是每天會產生的高含水量食品廢棄物，造成了焚化爐的負擔並產生造成地球暖化的二氧化碳，我們結合了登革熱防治並照顧在地艾草農，成功的實驗出咖啡渣、黃豆渣與茶葉渣蚊香，其中又以咖啡渣蚊香成為我們後來製作與推廣的主力。 我們製作的咖啡渣蚊香，除了讓丟棄的咖啡渣再度被利用成為零廢棄產品外，經過我們的實驗，我們的蚊香在實驗室的 蚊子擊昏實驗中，半數擊昏時間比起市售蚊香的合格標準還要短，在學校內利用帳篷做實地的驅蚊實驗10分鐘驅蚊率達到83%以上，顯示我們的蚊香確實具有驅蚊效果，再者經由我們的空氣品質實驗發現，我們的蚊香在PM2.5及PM10上所產生的汙染數值都只有市售蚊香的三分之一。

最近登革熱全台大流行。班上蚊子很多，同學帶光觸媒捕蚊燈來學校，效果很好，放置一晚上，就可以捕獲很多蚊子。於是各種捕蚊工具如雨後春筍般的崛起，其中光觸媒捕蚊燈是利用特殊波長的紫外光來吸引蚊子，當蚊子靠近時，就用風扇將蚊子吸入。經本組深入研究後，製作出成本低廉、捕蚊效果極佳的UV光捕蚊機。整組成本約100元，裝置設計簡易，可快速取出誘捕的蚊蟲，有利於後續相關研究的進行。 為提升捕蚊效果，特別針對不同色光波長、裝置外觀顏色、氣味、溫濕度等因素設計實驗進行探討。實驗結果顯示，蚊子喜歡波長375-380nm的UV光、黑暗、紅色可見光與黑色外觀的裝置。且本組自製的光波捕蚊裝置，能有效減少病媒蚊的數量，對於登革熱的防治有顯著的功效。

常常在足球比賽過程中，看見踢定位球時，球在空中劃出弧線後進球得分，實在令人著迷。這美妙的弧線球是如何踢出的呢？本研究係運用所學過「槓桿原理」、「輪軸裝置」等省力原理，自製一臺「足球發射器」，藉由實驗得知足球香蕉球飛行的情形，並印證其中原理。 本次的實驗結果，當鞋面偏角設定為30與45度時，踢中球的第5點（足球正視圖的中心點往右3公分的垂直線及往下3公分的水平線之交點），以及將鞋面偏角設定為30及60度踢中足球的第6點（足球正視圖的中心點往下3公分的點）時，能讓足球產生較大的向左彎曲的情形。期能讓學生能透過更科學、更有效率的方式 來學習踢出「足球香蕉球」，也能體會更多的踢球樂趣喔！

在這次的研究中我們嘗試採用植物染的方式來染皮革，因文獻中並沒有皮革植物染的相關資料可以參照，我們參考動物性材質的布料如蠶絲、羊毛的相關文獻來設計實驗，染劑則選用天然的中藥茜草與山梔子。 研究中發現與染布不同的是，染皮革時要加入滲透液才能讓顏色更均勻附著在皮革上。而加入不同的媒染劑，可以變化染出來的皮革顏色，明礬會讓染劑在皮革上顏色變得更鮮豔；加入醋酸銅染出的皮革變成咖啡色；醋酸鐵會讓皮革顏色偏黑。浸泡時間的長短也會影響皮革的顏色變化，溫度也會影響皮革呈色，我們將變化依次紀錄，找出規律，從而在皮革上染出想要的顏色，最後塗抹表面處理劑防止氧化褪色，並配合皮革工藝製作出兼具美觀與實用的皮革文創商品。

進行水果電池實驗時，蒐集相關文獻得知，大部分水果電池測得電壓相差不大，產生電流也不大，心想也許是不同水果電池的內電阻太大而影響發電效能，因此嘗試加入不同角色添加物減少內電阻，及碳化電極延長電池壽命等，提升其發電效能，進行一系列實驗發現： 一、大部分芸香科水果果汁產生的電功率較高，其中葡萄柚汁電池發電效能較佳。 二、以40mL葡萄柚汁加入60mL石花凍液比例，製成「柚見石花凍電池」的發電效能最佳。 三、以赤血鹽水溶液加入葡萄柚汁，能降低「柚見石花凍電池」內電阻提升其發電效能。 四、將電極片鎂鋁片碳化，能延長「柚見石花凍電池」的使用期限 。 五、應用改良之「碳化柚見石花凍電池」能製作易攜帶、電力持久的「柚時鐘」。

本研究因應生活中觀察到學校營養午餐有許多剩飯剩菜問題，期待能讓食物在倒進廚餘桶前發揮終極價值，結合聯合國「2030永續發展目標(SDGs)」第二項「消除飢餓」的願景，設計一款在班級裡就可以知道哪裡有剩餘營養午餐剩食的「午餐剩食地圖系統」。首先，將裝有食物午餐菜盆放置在HX711秤重感測器設備上，再連接物聯網開發板ESP32；接著，以BlocklyDuinoF2編輯可連接Google試算表和Line群組的積木程式，透過無線wifi在特定時間內收集重量數據回傳到Google試算表、Line群組和Dashboard長條圖，讓大家能夠知道哪個班級還有午餐剩食可以取用，並知道班級已食用菜量與營養素含量，我們期待珍惜食物、減少剩食從校園開始，讓「午餐剩食地圖系統」成為校園午餐必備的惜食新選擇。

平時我們總是會在各個角落看到螞蟻成群結隊的行走，牠們依靠彼此的觸角不斷溝通，彼此各司其職，建構出小型社會。深入觀察後，我們發現牠們似乎能夠敏銳地感知光線的方向。讓我們想進一步了解光線對牠們的行進路線是否會有影響，於是，我們展開了一系列實驗，探討不同環境及不同偏振光對螞蟻行進路線的影響。 此次實驗我們選用希氏巨山蟻及大黑巨山蟻分別進行環境測試、習性測試及偏光實驗，藉以探討螞蟻在黑、白兩種路徑上的偏好，以及在生長燈下旋轉偏光片改變不同偏振光，進而探討對螞蟻行進方向的影響。 研究結果顯示，在黑、白兩種環境中，螞蟻更偏好行走在黑色的環境，同時，我們也觀察到改變偏振光會對螞蟻的行進路線產生影響。