生活與應用科學科

本研究利用"靜電吸附能力"結合板擦布摩擦吸粉的效果，製造出新一代靜電板擦。目前，成功研發出靜電板擦有三代：第一代板擦採用焊槍熔錫技術；第二代板擦採用無鉛鍍銀線穿繞技術；第三代板擦進一步將清潔功能與靜電集塵技術做結合。前兩代板擦使用電蚊拍的高壓電發電裝置製造靜電，將過去研究中瞬間大量製造高壓電擊靜電的起電機裝置縮小，但本研究發現比起單獨提升擦面靜電，提升板擦整體吸粉面積較能吸附更多粉量，因此第三代板擦利用即時清潔裝置清理至靜電集粉區來吸附更多粉量，而本研究的靜電板擦吸粉量實際應用在教室黑板時比傳統板擦吸粉量佳(可吸附42%的粉量，傳統板擦只能吸附31%的粉量)，未來將再進一步改良，使板擦使用時能更順暢。

由於在夜市購買的俄羅斯魔術方塊，被同學摔壞了，而想到用紙板來操作，繼而發現了「魔術三角」。在教科書康軒版二下第七章「適才適用」及一上第七章「科技進步的推手」中，內容剛好與本主題有關聯。起初是想到由簡單的六塊三角形組成的 3-6邊形，但只能摺出三個面，若要增加面數，就要增加長條紙‧因而有 6-6、9-6 邊形。後來又想到若 360 度可被平分為四個直角所組成，因而發現了正方形方塊〈4-4 邊形〉，竟然，它比六邊形更好玩，更具挑戰性。從摺法中，又摺出了 8-4 邊形。甚至，最後完成了 12-6 與 12-4 邊形。不過，因為用太多層紙板，容易脫落又不好摺，所以未來想找出一種摺不破的紙來代替。這個題目是在生活中發現的題材，題目簡單，攜帶方便摔不破，材料成本低廉，製作容易，人人可做，可全面推廣。而且也是一個讓人愛不釋手，人見人愛的玩具，更是教學上的好幫手〈教具〉。

指南車是利用機械的原理，透過各式齒輪的傳動機構，達到指南車上方的人形指針(樂高積木取代)永遠指向同一方向，達到指向的目的。本研究中建構了「單差速」及「雙差速」指南車，並利用它來實驗驗證，並分析指南車指向的原理。研究中使用PASCO CI-6538 角度感應器量測指針指向的轉動角度，藉以瞭解所建構單差速及雙差速指南車的指向準確度；實驗結果顯示該二款指南車的準確度很高。在單差速指南車研究中，我們發現當「兩車輪間距」等於「車輪直徑」時，指針的指向最精準；而在雙差速指南車研究中，我們發現當「兩車輪間距」等於「車輪直徑」的3 倍時，指針的指向最精準。當不滿足上述關係時，指南針的指向角度將過大或不足，而造成指向誤差。

常常在新聞報導中看到火災的肆虐奪走了許多寶貴的生命，這都是因為防火素材及阻燃織物的使用不夠普及的緣故，因此我們想要自製最佳的安全防火素材。在實驗 A～F 中選擇了三種不同材質的布料分別染上生活周遭垂手可得的溶液去燃燒，看看哪一種比較耐燃。接著在實驗 H 中將前面燃燒時間超過 2 分鐘的布塊再燃燒三次比較其著火前的時間，找出最不容易著火的布塊。而在實驗 I 中將前面沒有燒完的布塊再燃燒三次，比較其剩下布塊的大小找出不易燃燒的布塊。最後在實驗 J 中使用飽和溶液去浸泡不同材質的布塊，看看結果如何？我們發現從不斷的實驗嘗試中，一塊普通的絨布染上適當的溶液，確實能夠達到防焰阻燃的效果。

我們利用廢棄的養樂多罐子，加上簡單的皮膜、發音管等構造，學習製作簡易樂器。從這個有趣的實驗活動，進一步改變樂器的構造來作為變因，探究養樂多號角能夠發出何種聲調頻率的聲響。研究結果發現發音管的長度決定聲音的頻率高低最為關鍵。此外皮膜的材質及鬆緊也影響聲調的頻率高低。另外我們也探討了瓶子的形狀、發音管的材質對音色或響度的影響，得到許多有趣的發現。

本研究利用腳踏車剎車時的能量，設計製作轉換成電能的裝置，創造一台發電儲電的環保腳踏車。經過多次的改良，我們完成了有效的方法，將腳踏車剎車時的動能轉換成電能，也能輔助剎車系統的剎車效率，達到「綠色能源」、「節能減碳」的目標。現在大家追求節能減碳，能夠一邊騎一邊發電、充電的腳踏車裝置越來越多，但是我們發現市面上這種可以一邊騎一邊發電的腳踏車裝置，其能量主要是我們多費力造成的。而我們的作品是利用腳踏車剎車時本來的動能因摩擦變成熱能所應浪費的能量來進行發電，這樣不但不會比較費力，而且是把本來會浪費的能量收集起來使用或儲存，達到真正節能的效果。我們最後成品『電輪3代』發電盤與摩擦盤合而為一，模組化的型式更有實用價值。

新聞時常報導速食店食用油採傳統檢驗法酸價過高，而此檢驗法常有爭議，總極性測試是國際公認的方法，但測試時間很長。因此我們運用食用油長時間加熱後，產生的極性物質，經學理探討分析，得知會提升油的介電係數。我們分別用兩種植物油進行實驗，以三種不同溫度（150℃、175℃與200℃）加熱，加熱一百小時，分時間取樣。將取樣油做兩項測試：一為酸價檢測、另外自製以油的介質電容感測器，計算出油的介電係數，證實食用油長期加熱劣化產生之極性物質與介電係數的關連性，我們參考總極性測試定義油品劣化公式，定義介電係數增加率做為更換油參考數值，依據介電係數增加率公式，設計一簡易判斷檢測裝置，而此法僅需幾分鐘即可得知結果，並且可以重複使用。

本研究利用熱電致冷晶片(Thermoelectric Cooling Module)、溫控器、壓克力材料、回收電腦風扇與電源供應器，製作植物生長箱，以冷端面選擇非洲堇與食蟲植物，熱端則以仙人掌、空氣鳳梨栽種。實驗與設計得到下列論點：一、晶片無噪音、耗電量少，且冷熱面皆可以運用。二、壓克力隔熱效果不佳，但透光性好，成本低。三、可經由散熱膏塗抹於晶片方式，可增加晶片效率。四、風扇與對流設置點、濕度控制，有助於植物生長五、冷端放置高山型或寒帶植物，生長情況良好。六、晶片的EER=25/0.01985=1259.46(Kcal/H)／KW，每月電費34.015元。

「自製雙頭垂直軸發電機」的最佳化設計探討過程，發現固定風速下，翼片寬度愈小不容易啟動，但轉速較快且輸出電壓較高，並容易達到LED燈泡發亮所需的電壓。接著進行水力發電的試驗，發現可利用製造飲用水時所排放的大量廢水沖擊發電機，產生夜間照明所需的電，達到水資源再利用的目的。將「好神拖」脫水機改裝成「好神發電機一號」，然後又進一步改裝屋頂排風扇為「好神發電機二號」，希望利用人力或是風力來發電。經過現有零件的改裝，能輕鬆產生十二伏特以上的電壓並對蓄電瓶充電，比起歷屆科展的作品，這是一個很大的突破，未來可應用在電動車行車時的電力回充。研究者發現，只用「用心觀察、勇於嘗試」，天馬行空的想法也是可以「風生水起、來電好神」。

處在二十一世紀，身為萬物之靈的我們，數百年來都在快速地耗用地球上的能源。科學家表示，生活中動力最主要的來源——石油，即將耗用完畢。因此，各個研究人員無不積極尋找所能使用的替代能源，凡舉氫氧電池、利用鈾原料的衰變而發電等等，都是他們的成果。但是，這終究只是「替代」能源而已。時間一久，難道不會耗盡嗎？有沒有一種能源是能夠反覆使用、取之不竭的呢？它環繞在我們的四周，也避免地球受到外來物的入侵。它，正是每天伴著我們，使我們能夠繼續生存的「空氣」。利用空氣，解決能源危機，如果同時能夠健身，一舉兩得，有那該有多好哇！於是，我想到了結合腳踏車和空氣動力，並與師長加以討論，展開一連串的研究。