生活與應用科學科

鎖的設計方式種類繁多，有機械鎖、磁性鎖、電子鎖、指紋鎖等方式，一般傳統的機械鎖容易被撬開，而電子式的密碼鎖則可以利用嚐試錯誤的方式來破解，傳統上的鎖較少利用光學方式來設計製作。物理老師在上課時有提過全像光學鎖的設計，它是利用雷射的干涉現象來製作的鎖，運用光的二元隨機相位來編碼，就很難被破解。學校物理課程有上過幾何光學，光線具有反射與折射的性質，因此我們想設計一個利用光學控制的鎖，初步的構想是利用光敏電阻來感測光的存在，利用一個圓柱型的導光壓克力棒，在圓棒上的特定位置上加工有刻痕孔洞，由於光線在圓棒內傳導時，有全反射的現象，當光線射到加工刻痕時，因為入射角度關係，光線會經由刻痕透出，再經光敏電阻感應後透過邏輯電路計算達到開鎖的功能。我們先設計光敏電阻感應光線的實驗裝置，了解光線經由不同位置孔洞洩漏出來的程度，及可能互相干擾的情況，最後根據實驗的結果，修改光敏電阻的排列方式，並搭配邏輯電路的設計製作，完成一組光學感應鎖。

家裡水族箱的水沒多久就髒了，必須常常換水，在忙碌的生活中，實在有些麻煩。所以想研究出讓水族箱常保清潔美觀的方法。根據學校自然課所學相關單元的知識，再加上水族館老闆的意見以及網路和書籍提供的資料，我們擬定研究計劃，進行實驗記錄、分析結果。在本研究範圍內，我們發現：想要有一個乾淨又清潔的水族箱，就必須在養殖魚類的同時加入水草、笠螺和活菌酵素、使水保持流動、並且打入空氣，而且不能養垃圾魚。

我們這一次的研究目的主要在探討如何降低或去除塑膠滑梯靜電的產生，讓校園裡的同學們能安心又快樂地使用滑梯器材（圖一）。為方便在實驗室裡操作，我們決定以與滑梯材質相似的塑膠板替代操作。從實驗結果得知，生活中所見的滑梯材質（塑膠、木頭、鐵）和常用衣料（化纖、毛皮、棉?）取樣做摩擦實驗，發現塑膠尺和毛皮摩擦後會產生較多的靜電，鐵和木尺經摩擦後卻不會產生靜電。進一步了解導體能傳導電子的特性，能大幅減少摩擦表面的電子聚積的現象後，進行改善塑膠板蓄積靜電的實驗：將導體用不同形式（導線、薄片貼附、粉末塗佈）貼附於塑膠尺面上。發現靜電只產生在摩擦部分（摩擦後之靜電沒有傳導或跳躍情形）、金屬塗料可以改善塑膠蓄積靜電的情形。總結實驗結果得知：穿棉質衣物，慢速溜下塗有導體塗料的塑膠滑梯，可以有效減少或去除靜電。 經過實驗的結果，我們不僅改善滑梯了靜電效應，也發現了許多有趣的現象，更打破了一些我們以前既有的錯誤的想法，例如：木頭在靜電的領域屬於導體。至於，還有一些我們意外發現到有待探尋的問題，因時間、器材以及技術上的問題有待克服，所以留到下次做另一專題研究討論。

本實驗中，我們研究了各種顏色光在空氣中的衰減度，以及光因為角度的照射的照度、光穿越水的衰減度，光在煙霧中的衰減度等等，主要在於研究光穿透物質後的照度衰減，應用在生活中的車燈，是否因為由黃燈改成白燈或紫燈後，光穿越霧後的照度會因此比較大呢？

決定製作攀岩岩石後，我們先觀察岩石的結構是由沙粒凝結的，因此再找出保力膠作為黏結劑。從測試保力膠和硬化劑（「反應起始劑」，市面上大多稱為「硬化劑」，因此以下簡稱為「硬化劑」）的比例後，我們實驗了保力膠對強酸強鹼的抗腐蝕性及加保力膠後能否增加承載力。經過證實和我們的推測符合後，我們開始製作攀岩岩石，且做了攀岩岩牆的施工設計，希望能藉此研究，做出便宜又實用的攀岩岩壁，提供給學校同學作為健身與娛樂的設施，並且能推廣至都會型的學校，增加學校運動與遊戲的空間。

本次研究目的是想要發現及了解在製造優酪乳的過程中，其發酵情形及日常生活應用，結果發現優酪乳需要乳酸菌的發酵才能製成，並且要在中性或酸性的環境裡發酵，砂糖的量要適中，鮮奶與乳酸菌的比例也要適當，不能太少，最好用全脂鮮奶，這樣會比較香，而且發酵的溫度一定要控制在40℃左右範圍之內，這樣乳酸菌才不會因為太低溫而停止生長或是太高溫而全部死亡。最後在探討優酪乳的日常生活應用時，發現優酪乳除了食用，來吸收其營養之外，還可以給乳糖不耐症的人喝，比較不容易腹瀉，給常常胃酸過多的人當成胃藥替代品，也可以做成優酪乳皂來給小朋友們洗手，來對抗細菌及黴菌，更可以當番茄等果樹的良好液態肥料。

「稻殼」是「稻穀」經過打穀後遺留下來的廢棄物，我們將稻殼進行低氧燃燒形成「碳化稻殼」，並探討利用「碳化稻殼」對於農作物種植的影響，藉由觀察青江菜的生長情形了解碳化稻殼影響土質與作物生長的狀況。 實驗過程可以分為以下五點：(一) 種植前混合土氮磷鉀、導電率、含水量及pH值測試。(二)種植青江菜。(三) 青江菜生長的觀察紀錄。(四)收成青江菜並測量其重量、高度、葉片數。(五)種植後混合土的PH值檢測。 實驗結果發現，在碳化稻殼與土壤體積比例1：3的混合土中，種植出來的青江菜生長的最好，碳化稻殼對土壤的導電率、含水量有影響，但對氮磷鉀、pH值影響不明顯，且發現碳化稻殼在適當比例的調配下，對植物的生長有明顯的幫助。

在學校上課時，偶爾傳來隱約的臭味，此時我們想瞭解這些臭味是什麼成份？依據所查的資料顯示，硫化氫是臭味主要來源之一。於是我們大家分頭收集資料，發現環保署網站上所公佈環境檢測標準方法是使用「甲烯藍比色法」(亞甲藍比色法)文獻二。我們依據環保署資料實驗，並自製設計「微型攜帶式化學儀器」，實際去偵測學校四周的空氣是否含有硫化氫，並配合LED燈、光敏電阻及三用電錶，可有效的檢測出硫化氫的存在。在自製微型化學儀器對硫化氫檢測分析結果誤差值在4%以內，偵測極限為0.03ppm。

能將回收的廢紙做材料，如以回收廢紙漿加入水泥建材的做成紙漿磚來砌蓋房子，在建築使用上會更方便嗎？會不會漏水呀 ! 那大火呢? 具有防震效果嗎 ? 還是有其他的好處..，如果運用在建築物中，將影響我們的生活-安全更是長久深遠的，當然我們也有許多其他的考量及疑慮，因此我們展開一系列製作及實驗，來深入了解是否能找出具有使我們生活安全、價格低廉、施工簡便、防水防火…的種種特性，使得這項更環保的特有優勢的想法訴諸科學驗證，將垃圾變黃金美夢來改進、實現。

為了送給學長姊禮物，我們踏入了釉藥的研究之路，因為受限於安全與設備，我們只能使用電窯燒製作品，因此皆為氧化燒成，過程中，我們初步發現排窯的方式有影響，於是我們的研究方法，包括棚板的放置方式、釉藥配方的調整、升溫曲線的規劃以及陶土的組合等等定量的做法，幾經嘗試，我們總算找到學校電窯溫度變化情況，並得以妥適調控，最後也得到許多可用的釉藥，包含黑色、白色、紅色、綠色、藍色、黃色以及結晶釉、均釉等色彩特別的釉，並進一步將單一釉藥互相搭配使用，也得到不錯的成品，目前繼續努力的目標是希望能用電窯燒出更具有溫潤效果的釉藥，以及更好的燒製方法，讓釉藥呈現更多色彩的變化。