生活與應用科學科

１、直流馬達可轉換成直流發電機。２、本地谷風可以推動自製風力發電機。３、本地溪流的落差可以推動自製水力發電機。

中山高靠基隆之北上大業隧道長久以來塞車已成為稀鬆平常的事，對市民、遊客造成十分不便。二年前本校學長在未拆除西岸高架橋前提出改善計畫，雖獲得市長及媒體的重視，但未能有效改善，反之於一年前拆除西岸高架橋促使塞車情形更為嚴重。我們試著找出塞車的原因，分析政府作法，並提出我們的構想，以作為小學生關懷社區事務的具體表現。

大家參加學校主辦科學玩家趣味性科技創作競賽－我們應用「動量變化=衝量」的概念，針對物質特性，利用玩具設計製作能緩衝物體從高處斜坡自由轉動到達低處，並且經碰撞阻礙物後車上所載置的物質因震動產生破壞的車體結構。－－安全避震車。我們為了安全避震車的設計與製作，因而回憶到三年級下學期自然課學過的力的大小和方向及物體的輕重，以及四下測量力的大小等教材。配合現在（六上）簡單機械的巧妙和運動的快慢課程，設計出８個實驗，再經由實地實驗體認了受力的大小、方向和物體運動關係的理論，利用此理論去設計製作出安全避震車。安全避震車，製作過程採用現場製作，限定材料、材質、規格與數量，但車體結構、物體配置方式等設計不受限制，尤其特別對物體破壞程度（避震效果）的驗證方法列為創意點子，也是本作品的重點：1、 利用液體由衝撞震動而濺出，再依據殘餘量來比較證明其防震效果的裝置。詳細請看製作紀錄簿2、 利用彈簧製作的假人，受衝擊後拉出線的長短來比較震動程度的裝置。詳細請看製作紀錄簿因此，我們認為此研究是我們找到課本力的大小、方向及運動的快慢實作驗證的好資料，也是生活與應用科學的結合研究，可供改進日常生活上避震裝置的參考。

我們做出一部只吃空氣就能動的車子，使用壓縮空氣來取代燃油，推動活塞，使引擎運轉。 壓縮的空氣系統就如同一個超大型電池，能儲存綠能及廢棄能，太陽能、風力、車輛的制動力、振動力、工業鍋爐廢氣能皆能轉換成壓縮空氣並儲存能量。早期氣壓動力機多應用在礦坑、化學工廠等易產生爆炸的場所，以取代電氣馬達。我們研發了壓縮空氣為動力的引擎，讓壓縮空氣使用在交通工具上，因為，壓縮空氣引擎幾乎不產生熱能，作動過程非但沒有廢氣的污染，且排出的氣體是低於大氣溫度5~20℃的冰冷氣體，可引導至車廂內代替空調，直接排出亦可以降低大氣溫度，壓縮空氣動力車可說是一種極具環保概念的作品。

目前的奈米TiO2光觸媒濾淨解實驗( degradation )還是停留在TiO2粉體及懸浮液形式，後續處理會產生極大不便。所以我們實驗試圖將以添加TiO2酸性溶液之凝膠薄膜附著在塑膠貼布上製成我們所要的凝膠薄膜貼布以利使用。我們設計以?雜光敏染料物質( dye )於TiO2凝膠薄膜內使操作照光範圍由紫外光移至可見光區，並試著探討其理論基制。 目前製成的凝膠貼布已完成濾淨油漬的實驗，當然亦包含了有機液、濃稠光阻液的降解，效果極佳。我們依據顏色變化、pH值變化及利用改良型蒸餾系統來評量本實驗奈米TiO2濾淨凝膠薄膜成效。在光敏染料的選取上我們根據實驗結果得知凡具有雙懸鍵、空位鍵及多氫鍵結構的光敏染料添加可使實驗適用在可見光區，這將是極據潛力的光觸媒濾淨物質。

本研究主要是探討蘆薈的防曬效果。我們以蘆薈萃取液進行紫外線UVA和UVB照射，量測穿透的紫外線強度並計算相對遮蔽率及SPF值。 實驗結果證實蘆薈葉皮部分有很好的防曬效果，且蘆薈葉皮萃取液厚度愈厚及濃度愈高，皆可提升防曬效果。2~3年無斑點蘆薈老葉的防曬效果也比有斑點蘆薈嫩葉好；上表皮液的防曬效果優於下表皮液，因為長期照射UVB可增加蒽醌類物質的含量(王紅星等，2010年驗證此結果)；與蘆薈同樣含蒽醌類物質的決明子也有防曬效果。我們將蘆薈萃取液以冷凍乾燥法製成乾品進行薄層防曬係數量測，經日曬後第1小時防曬效果降低，之後便趨於定值。 最後，我們以蘆薈老葉上表皮萃取液添加5%TiO2防曬效果優於添加5%ZnO，且與市售標示SPF50+的防曬乳相當接近。

從媒體報導上獲取的經驗知道生質能是未來能取代水、電、燃料的明日之星，從巴西成功的酒精汽油經驗喚起我們對生活中植物廢棄物的重視。我們挑選了甘蔗渣、芋頭、芋頭莖、檳榔、椰子、稻禾旱、玉米、鳳梨、舊報紙等九種人們廢氣不用卻可能蘊含纖維素的素材做實驗，檢驗它們與酸作用後生成葡萄糖的呈色現象；接著挑選其中的素材進行各種變因的探討，如溫度、鹽酸濃度、素材接觸面積、時間等因素，藉本氏液的檢驗以找出哪些適合的條件能讓葡萄糖現出「原形」。接下來是藉白麴之力讓葡萄糖發酵成醇類，我們先以葡萄糖水溶液作測試，記錄每天的變化情形，再選用甘蔗溶液進行加酸分解、發酵，對照與葡萄糖溶液的相同與不同的地方。最後用市面上釀水果酒的素材鳳梨、椰子水進行發酵，並做詳細記錄與觀察，雖然沒能製成美味可口的水果酒，但我們從其中了解生質能的可貴，也做為下一次研究成功的動力。

本研究係以水膠栽種法、生質能源、自動雨水灌溉系統等綠建材，應用於綠色建築上。首先水膠栽種法以甲殼素為原料合成水膠，以不同重量百分濃度的弱酸、不同重量的甲殼素作為變因。 為了降低溫室效應的影響，我們以水膠栽種法來種植植物。比較合成出數種濃度不同的水膠（加入少量磷酸鉀），發現每種水膠的吸水及飽水度有差異，藉此觀察水膠影響植物生長狀況。 搭配上最熱門的生質能源，研究太陽能發電等，與水膠栽種法和自動雨水灌溉系統。我們又比較各種建材的應用，包括建築物常見的水泥、花博遠東館的寶特瓶綠建材、竹子等，再進一步設計建築物，利用科學原理降低建築物本身的溫度。期待能打造接近零污染，且符合人類現今需求的夢想中的綠建築。

風力發電的原理是利用風力吹動風車的葉片，將風能轉變為機械能，產生的動力可以\r 轉動旋轉式發電機輸出電能。我們依據風速與發電電壓的關係數據，製作一個簡易的風速\r 計，作為各項實驗，測量風速的工具。首先，利用生活用品製作的環保可攜式風力發電機\r ，對2 個1800mAh 3 號鎳氫電池充電，將電能儲存起來，結果是可行的。這是我們研究設\r 計風力發電機系統的入門。經過檢討，選用適合風力發電的軸向磁通發電機，以此做了風\r 車葉片半徑、角度、材質對發電機轉速、輸出功率之影響的各項研究。再依研究結果製作\r 了一組最有效率的葉片。並與發電機等組件，組裝了一台理想的小型風力發電機，連接充\r 電控制及監測系統，對12V 7AH 的鉛酸電池充電。最後再測試、評估它的發電效率。

「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」。