生活與應用科學科

由於地球溫室效應所產生的問題日益嚴重，風力發電已是近幾年來重要發展的綠色能源。而在風力發電機的類型中，由於垂直軸風力發電機最大優點是可接受來自任何方向的風、結構簡單，以及葉片轉動範圍小，因此本研究將應用垂直軸風力發電機的發電原理，設計可供日常生活使用的小型電器用品。我們統一以2L 寶特瓶設計葉片，並針對各項變因進行探究，最後發現：在高低不同的風速下，以4 葉片、葉寬3 ㎝、葉長13.5 ㎝、葉片斜角5 度的葉片是發電效能最好的葉片組。運用這項研究結果，並更換發電效能較強的發電機，我們製作了一組「垂直軸風力發電小燈籠」，它除了可讓led 燈泡發光提供照明外，我們也加入了金屬電網，讓它也兼具補蚊燈的功能。

台灣汽機車密度居世界之冠。汽機車排放之直接與間接形成懸浮微粒與臭氧，為都會區空氣主要污染物，並危害民眾健康，相關議題亦是全球關注的焦點。在法令規範未達一定成效時，戴口罩為保護呼吸道簡易的方式。口罩款式甚多，民眾認知甚少。本研究利用手持式粒子計數器、掃描式氣動粒徑分析儀與分光光度計等儀器，量測各式口罩對懸浮微粒與臭氧的攔截效率。結果得知機車廢氣之懸浮微粒主要粒徑落於「最易穿透粒徑」範圍，粒子不易攔截又易深入肺泡造成傷害。研究發現熔噴不織布層為口罩高攔截效率之關鍵因素，清洗後，短期效率無明顯下降，但因結構破壞仍需更換，藉此我們組合出高效率且可替換內層的布口罩。本研究結果可做為民眾選擇口罩之依據。

這個實驗利用生石灰加水會放出大量熱能的特性，設計了一個自動加熱便當盒。我們發\r 現生石灰雖然加水會產生高熱，在沒有密封的情況下，最高溫只會維持在95℃，可以讓食物\r 加熱又不怕會燒焦。\r 我們使用身邊的一些現成免洗餐具的材料當做外盒，再利用烤肉用的鋁箔盒當做?食物\r 的容器，讓加熱變得更有效率，並且找出生石灰加水較安全又有效率的方法。設計出了一個\r 加熱效率好又能自己動手製作的自動加熱便當盒。

我們因為幫學校去除玻璃的海報，展開了一場黏膠、去膠探索之旅，想利用生活中常見材料快速、方便地製作天然環保黏膠，並在不磨損牆面原則下，快速去除殘膠。研究發現：一、 除了澱粉類之外，應用植物類及蛋白質類黏性，也可製作天然環保黏膠。二、 天然黏膠可取代市售樹脂，在主要牆面材質上黏紙，黏性甚至超越市售樹脂。三、 天然黏膠都可在數分鐘內製成；在主要牆面材質上黏紙，黏性能長期(30天)持續。四、 利用生活中常見材料，可有效去除天然黏膠使用後的殘膠，市售樹脂則不易去除。五、 我們成功將去膠實驗量化，並以此量化標準確實能比較各去膠方式的優劣程度。六、 我們彙整黏度實驗及去除殘膠實驗的結果，整合成生活應用速查表。

與無患子樹的第一次親密接觸是在班親會舉辦的一個活動－「彰化縣老樹巡禮」，在它不起眼的外表下卻有著豐富的內涵，令我們深深著迷。解說員說：「在早期沒有洗髮精、沐浴乳的年代，無患子樹的果實是老祖母、老爺爺他們最佳的依賴，從洗臉、洗頭到洗衣服處處皆可見其蹤跡。」對於這樣一顆小小的果實卻具有如此強大的用途，我們深感興趣，但也不禁好奇地想比較它跟現今的洗潔用品究竟有何差異？在將近一年的時間裡，我們多方地查閱資料，並透過實驗來驗證我們的想法。我們發現萃取方法的不同、浸泡時間的長短、不同階段的果實，以及放置時間的長短都會影響無患子的洗潔能力。此外，以無患子清洗衣物，久了白色衣物會被染黃，且布料結構會受損。雖然無患子的洗潔能力不如市售的洗潔用品，但是值得一提的是無患子比較環保，對動、植物的傷害遠低於我們常用的洗潔劑，值得我們加以利用、推廣。

環保意識高漲，溫室效應日益惡化，可以調節室內溫度和光線的窗簾扮演著相當重要的角色。不管是每日迎接曙光被太陽曬醒或者白天不在家時一開門就受到一股熱氣迎面而來造成悶熱的情況，同時也是為了時常待在家裡的老人設計，他們白天總是很喜歡坐在家中吹涼風，有了此項設計後即使不從椅子上站起來也能夠讓窗簾打開享受春風的薰陶。於是我利用光敏電阻當做判斷繼電器開啟和關閉窗簾的裝置，當太陽照射時，馬達開始轉動，藉著減速裝置，最後成功的閤上窗簾；當天暗時，另一個光敏電阻使繼電器閉合，順利達到窗廉自動開啟之目的。進而減少耗電量與用電造成的CO2排放。

本研究透過觀察不同豆類、不同植物種子，加熱後溫度維持狀況，分析不同豆類、不同植物種子研磨後溫度維持狀況，比較釋迦種子與紅豆作為暖暖包材料的差異。實驗結果發現釋迦種子無論磨碎或不磨碎，加熱後溫度維持狀況與紅豆相近。釋迦種子加熱後的異味問題，可依據個人喜好加入植物添加物來改善。釋迦種子暖暖包重量的多寡和體積的大小會影響到溫度維持，不同的襪子材質也會影響保溫效果，結合藝術與人文製作一個自己的釋迦種子暖暖包是很酷應用。又濕又冷的冬天，小朋友總會使用暖暖包來取暖，希望藉由我們的研究發現，讓大家在吃完好吃的釋迦後，可以多一項選擇，利用釋迦種子DIY製作環保暖暖包，不僅可以減少垃圾量，也開發了釋迦另一種功用！

本研究主要分為三個主要部分，第一部分水波試驗槽、消波塊及自然生態工法護岸模型設計及製作，第二部分以不同頻率、振幅、水深的水波進行沖擊試驗，第三部分為野外案例調查和過去歷史災害資料分析比較。我們從河岸或海岸觀察各式各樣的人工消波塊，為探討其特性，我們縮小比例製作消波塊模型，利用腳部按摩器的馬達改裝成起波器，實際觀察並紀錄其特性，討論不同頻率、振幅水波，在消波塊的阻檔下，沙岸變動的情形。從期刊雜誌介紹的自然生態工法，瞭解世界水利或大地工程的新趨勢，利用模型實驗探討人工消波塊與自然生態工法的特性；發現各消波塊或自然生態工法護岸均隨頻率、振幅、水深增加而崩塌面積增加，特別設計的自然生態工法護岸兼具消波和生態保育的功能。我們並實際進行野外自然生態、河海工程和水利設施案例調查，提出「與大自然和平共存」、「人非定勝天」、「生態保育」、「生物多樣性」和工程互補的想法，使我們未來環境達到青山長在、綠水長流、魚蝦常駐、人類常遊的境地。

本研究理念主要是以「物盡其用」為出發點。利用學校營養午餐每周兩次副餐的果皮廚餘製作成天然的清潔酵素，不僅能減廢尚能減少市售化學合成清潔劑的用量，以減輕環境污染及對人體之危害。實驗中，我們嘗試用柚子皮、香蕉皮、橘子皮各加上一定比例的黑糖和水，製成三種不同成分的「垃圾酵素」。在等待發酵的三個月中，我們在網路上搜尋到許多關於果皮酵素在生活上的功能，有除污、除霉、除油漬、液態肥料…等。我們期待環保酵素能取代市售化學合成清潔劑與化學肥料，經由實驗來確認網路資料之可信度並提出改善，期許對地球的環境盡一份心力。

蟛蜞菊為校園常見的植物，也常栽種於行道樹旁、公園內、海濱地區及大樓造景花園等地，是一種普遍的植物，過去我們研究發現蟛蜞菊具有防霉、消腫（蚊蟲釘咬）的功效，煮沸過的蟛蜞菊原汁在殺死孑孓亦具有一定的功效。本研究又持續進行第二階段兩年的研究，探討蟛蜞菊味道是否具有驅蚊的效用，並經由學習化學萃取溶液進一步驗證其成效。我們利用對蟛蜞菊效用的綜合研究成果，結合前人或網路更多蟛蜞菊效益的經驗，希望發展出蟛蜞菊效用的系列環保應用。經諮詢相關廠商指導技術，製作出一系列蟛蜞菊相關的環保用品；例如蟛蜞菊消腫防蚊液、灑粉（殺孑孓）、蚊香、廁所清香劑、肥皂、痱子粉、洗濯液、枕頭等。希望藉由蟛蜞菊四年多來的研究，可以在健康環保工作上，貢獻一分心力。