生活與應用科學科

本研究利用雷射光、光感測計、偏振片、齒輪及馬達組裝成一個簡易、精確且可接於電腦的數位旋光度計。我們先藉由Arnao研究的ABTS/ H2O2/HRP分析系統，以不同濃度的維生素C與延遲時間畫圖作為標準曲線來測量總抗氧化活性，並比較奇異果、火龍果、聖女蕃茄、加州李四種水果，以微波、水煮及油浴三種方式測得熱處理後抗氧化活性的變化趨勢。之後，我們再利用自製旋光度計來求得水果經過熱處理後的旋光度與熱處理時間之關係。研究顯示，經熱處理後，此兩種方法有一致的趨勢，所以證明了我們成功地開發出一種可以利用旋光度來測定抗氧化的新方法。最後，我們進一步將此裝置應用於真假蜂蜜的檢驗，同時利用物質旋光度具有加成性，建立一套方法來計算蜂蜜中蔗糖、葡萄糖、果糖的含量。

在國二時我們知道如果想要測量大氣壓力，就必須利用水銀氣壓計。但是水銀氣壓計攜帶不便且水銀有外洩的危險。如果將水銀改為水柱，則需要的管柱更高達十公尺以上，所以我們猜想是否有較為方便且簡易的方法測量大氣壓力。於是我們利用所學到的密閉空氣中體積跟壓力的關係：定溫下 P1V1=P2V2 ( 波以耳定律 ) 結合托里切利實驗，設計出簡易的氣壓計。此氣壓計具有輕薄短小、取材容易的特性。經過一系列的檢測與評估之後，我們發現只需要一支 50 公分的壓克力管裝入適量的水，即有辦法測出大氣壓力。為了解此方法在不同氣壓的適用性，除在平地測量之外，亦到鄰近的阿里山以不同的氣壓環境進行實驗。最後我們對照了簡易氣壓計與水銀氣壓計所測得的氣壓來探究測量值與實際值之間所存在的關係，並建立了速查表，增加了此裝置的實用性與準確度。

利用生活可見的水電五金材料組裝設計精油蒸餾器和精油分流器，來提煉精油並運用精油於生活中，本研究所設計的「自製精油蒸餾器」在加熱出現液滴的效率方面（第一滴液滴所花時間的倒數），是「實驗室制式蒸餾器材」的四倍，並且可以在較短的時間產出量相近的精油量。透過「自製精油蒸餾器」，本研究成功提煉出四種精油，分別是柚子、檸檬、柳丁、樟樹精油，精油提煉的材料是收取菜市場榨完果汁丟棄的果皮、營養午餐食畢的果皮、以及校園中樟樹葉，可以說資源再利用，提煉出最環保的精油。本研究也嘗試將精油運用於手工精油皂，有不錯的效果，未來可嘗試運用本研究所設計的「自製精油蒸餾器」來提煉更多種類的精油，或開發精油的運用。

夏天的晚上，我總是打開窗戶、拉開窗簾，吹著夏夜涼爽的晚風進入夢鄉，但是，每當早上太陽升起時，總是被刺眼的陽光照醒，接著房間被太陽愈曬愈熱，讓人不得不離開被窩，起床將窗簾拉上，真的是非常的麻煩，於是我開始研究一個可以自動幫我拉上窗簾的裝置，我利用太陽能板當做啟動開關，當太陽照射時，馬達開始轉動，藉著輪軸裝置省力，最後成功的閤上窗簾。在這個研究中，也深入探討了太陽能板及馬達的種類及效果、省力的方式、斷電的裝置…等。本作品的概念可以應用在一般窗簾上，不需改變原來窗簾的結構、不需要任何電源、也不用花大錢，是個可以享受自己動手 DIY 樂趣的環保智慧型窗簾！

在發生意外傷害時，冰敷包是緊急處理的利器，但是傷害發生在戶外活動時，往往無法及時取得冰塊進行冰敷治療，我們計算出人體皮膚單位面積的散熱量，並以它為基礎設計出一款新型的冰敷包，這款冰敷包利用液態二氧化碳(LCO2)汽化時產生的吸熱反應來降溫，符合「可攜帶」、「可長久保存」及「隨時可用」的條件，並製作樣品來證明它的實用價值，這對於經常從事戶外活動而又有受傷風險的人，實在是一大保障，在延伸研究中，我們以「液態二氧化碳冰敷包」為基礎，設計「液態二氧化碳冰桶」，使它更具有應用的價值。

我們從「附計次器的跳繩」和「手搖式免用電池手電筒」得到靈感，利用楓葉鼠會在夜間跑滾輪的特殊習性，設計了「老鼠滾輪計數器」、「老鼠滾輪發電機」和「老鼠滾輪發電機的充電夾」。實驗過程中，老師指導我們，利用齒輪可以傳遞能量改變力量大小的原理，將鼠力動能，透過「老鼠滾輪發電機」轉換為電能，儲存於充電電池中，再利用充電電池的串聯、並聯技術使電壓、電流變多，供應我們生活需求使用，這個奇妙有趣的實驗，給我們一次豐富的科學之旅。

我們想在畢業典禮時空拍同學們的影象，並即時投影在大布幕上，因此自行研發出了一個安全的飛行空拍機。我們選擇裝氦氣的中型氣球作為浮力來源；並探究各種市售遙控即時攝影裝置；同時嘗試改裝飛天小鯊魚、直升機、四軸飛行器，遙控小汽車及樂高機器人作為飛行動力。我們的飛行裝置必須同時讓浮力裝置、動力裝置、攝影裝置完美結合，我們在一連串的失敗中發現問題。終於成功研發出二種能在室內安全又穩定飛行的遙控飛行空拍裝置，飛天一號是以遙控小汽車改裝的輕巧型機種；飛天二號則是用樂高機器人，設計出能朝不同角度靈活移動的專業型機種。最後我們探討螺旋槳的大小和馬達的闗係，並改變氣球的排列方式，讓我們的裝置發揮最大的飛行空拍效能。

校園中有許多的植物都需要修剪，修剪的枝葉除了可以堆肥外，是否可以當成染料。本研究主要是探討如何利用已經被當成廢物丟棄的福木、山茶花、大葉欖仁、樟樹、春不老、榕樹的枝葉來製作植物染，用這些染材，改變布料的種類、媒染劑的種類、染色時間等等，便可以染出許多種的顏色出來，這樣製造出來的染料幾乎不會有任何的污染，更具有環保的價值。

本研究利用微波快速萃取之方式，萃取芭樂葉中抗氧化成分。研究結果發現:(一)芭樂葉抗氧化能力高於果實。(二)紅玉芭樂比珍珠芭樂、紅心軟芭樂抗氧化能力高。(三)微波萃取的最佳條件為：功率設定中弱(200W)、時間為8分鐘、40%乙醇溶劑、固液比1：30。(四)微波萃取之方式，萃取液總酚含量及捕捉DPPH能力在8分鐘時均高於傳統水浴萃取。(五)熱風烘乾的芭樂葉總酚含量及捕捉DPPH能力分別都在14mg/g以上及90%以上。熱風烘乾50℃下5小時含水率可小於10%，為較佳之保存方式。(六)自行製造芭樂葉抗氧化精華液及環保美白抗老化面膜能提升廢棄芭樂葉之應用價值，且價格低廉。

水產養殖場以打水車攪動液面，目的為增加溶氧量，然而有下列缺失：1 .打水車只在液面翻動，養殖池底部無法充分得到氧氣。2 .空氣氣泡體積大，氧氣停留在水中的時間很短暫。3 .打水車機械裝置易損壞，常常需要維修。4 .水車要不停轉動才能維持高含氧，必須消耗大量電能。為改善以上缺失，我們利用白努利原理，讓水流快速通過「微泡泡水機」中，在管內產生負壓將空氣吸入，並經由漸擴的管子使空氣與水混合生成細微泡泡。而且水的流速越快，「微泡泡水機」內的壓力越小，形成的氣泡就越細緻，除了溶氧量增大之外，氧氣存留在養殖池水中的時間也越長，就越能節省電能。