生活與應用科學科

「天燈」是我們故鄉的特產，在這次的科展中，我們針對日常生活熟悉的「天燈」進行更深入了解。我們的重點是針對「天燈」的燃燒進行深入的探究，「天燈」燃燒主要的原料是金紙和燃油，首先我們探究油紙折疊方式對燃燒的影響，有哪些燃油和燃料可以讓「天燈」起飛。接著探究金紙、燃油及燃料對於環境是否會造成污染，最後找出低汙染的燃料設計環保天燈。

探討不同濃度含氟樹脂對不同針織物(擦拭紙、尼龍布、不織布及碳纖維布)疏水疏油及油水分離的影響。根據實驗結果，含氟樹脂的添加能使不同針織表面具有超疏水疏油性及油水分離特性。針對以上結果，可以歸納以下幾項重點：氟比例的增加對於尼龍布液滴接觸角沒有顯著的影響，但當氟比例高到1%以上，其水接觸角皆大於160度以上。尼龍布具有次微米級的纖維，需添加較高比例的氟，才能達到疏水效果。相較於擦拭紙與不織布針織表面，尼龍布不僅分離速率快，亦可達到油水分離性能佳的優勢。因此，水的接觸角越高，油的接觸角越低，水與油的接觸角差異越大，此油水分離膜的效果越佳！而碳纖維厚度越厚雖然有利於疏水性能提升，卻使得分離速率慢且由水分離性能效率低。

透過簡易的實驗裝置1、2 的操作﹐觀察紅色毛細水柱移動及U 型管澄清石灰水液面高低變動等外顯性的訊號﹐配合顯微鏡檢視酵母菌數的微變觀察﹐經由實驗裝置1、2 觀察結果﹐進行交叉比對、分析﹐間接瞭解、認識酵母菌與環境間互動的面貌。

在新聞報導中，常常有車友因為卡踏受傷，嚴重者甚至有死亡的事件發生，因此我們構想設計可以自動鬆脫的安全卡踏。在各種卡踏設計中大略分兩種，登山用及公路用，我們先以老舊的登山卡踏為基礎來拆解，了解內部構造後，依照我們的需要來設計及改造卡踏，由於當車手在騎乘過程中，遇到緊急事件時，第一個反應就是按壓煞車，因此設計時我們想以煞車系統來連動卡踏鬆脫，將原本的卡踏中心主軸，設計成具有擠壓功能的軸桿，並以煞車線拉動機構，在按壓煞車時便可牽動此線產生力量，卡踏的挾持設計就會前後分開，卡踏可以自然鬆脫。當煞車解除後，卡踏又重新歸位。我們設計的卡踏除了可以自動脫離外，也可以依原本的操作方式脫卡。經過設計、加工、組裝測試後，這樣的機構是可行的，未來的研究方向是測試對煞車的影響及如何可應用改裝於任何自行車上，以符合實際使用的需要。

為了達成節能的目的，我們嘗試將陽光反射進室內以替代使用電能的照明設備，但是太陽的「高度角」和「方位角」會不斷的改變，因此我們利用「最佳太陽高度角」及「有效太陽高度角」的觀念設計出「多射角反光鏡裝置」，並以圖面模擬和縮小版的模型來證明它的實用性。

本文利用簡單的方法製作出鹼性直接甲醇燃料電池，陽極觸媒電極組件係利用電鍍法製成，陰極空氣電極組件使用催化劑MnO2粉末、碳黑粉末與PTFE粉末混合而製成，半透膜部分則使用PVA。 本文還探討了電池元件組合方式與電池效率之間的關係，由實驗結果可以發現，當電池內部含有半透膜時，電池內電阻會增加，但是也會有效提升電池輸出電壓。此外，電池陰極空氣電極的碳黑含量也會直接影響電池的效率。 本文中所製作出的燃料電池，效果最好者，功率可達588.49mW/g，電壓值可達0.63V。而相較於直接甲醇燃料電池陰陽兩極皆須使用鉑黑作為催化劑，我們所製作出的鹼性直接甲醇燃料電池只有陽極觸媒需要使用昂貴的鉑黑。

地球上目前最常用的能源，就快被用光了，石油再用六十年，煤炭大約可用二百四十年。核能太危險，生質能（酒精）目前太貴。太陽是最古老的能源，它的表面溫度6，000℃，內心溫度15，000，000℃。是太陽系的中心，發光又發熱，對地球陽光普照，只要沒有烏雲，每一天地球上的天涯海角都看得到它，是最方便的能源。只要你有能力抓到它，不用買，而且取之不盡，用之不竭，是最乾淨、最好的能源，也可能是人類未來的主流能源。可惜目前使用率太低，追究其原因，是地球自轉又公轉，軌跡日日有變化，月月不相同，讓很多人無法抓得住太陽。上自然與生活科技----太陽的觀測這一課時，學會了用太陽觀測器將太陽在天空的位置分解為方位角和高度角，也學會了記錄太陽一天的軌跡，更知道太陽的軌跡每一天都不相同；瞭解地球自轉造成太陽的方位角，地軸傾斜和地球公轉造成太陽的高度角。為了好好利用方便、經濟、乾淨的太陽能，和同學們在老師的指導下，研究如何追蹤太陽，經討論和實驗後以圓盤的轉動當作地球自轉，圓盤的轉速調為每二十四小時轉一圈，及可追蹤太陽的方位角。用每二十四小時轉一圈的凸輪推動光電板，可追蹤太陽的高度角。將追蹤太陽高度角的機構裝在方位角的轉盤上，即可追蹤太陽。

我們在Yahoo拍賣網無意間發現一個特別的「重力傾斜」酒架，雖然只是一根鋼管卻能完美站立，於是製作了許多不同規格的酒架和酒瓶去找出讓整體系統能夠達到平衡的原因，最後發現影響整個系統穩定因素與酒架的角度、酒架的切口、酒架的底面積大小及重心有關，而從中更學到槓桿定律的平衡原理。在研究當中意外發現編號9的酒架（酒架角度60°、切口角度120°）所形成的平衡系統姿態與網路「重力傾斜」酒架幾近相同，但因60度的酒架無法與裝滿水的啤酒瓶和紅酒瓶達成平衡系統。故取其長寬比做為依據，便可設計出符合「重力傾斜」酒架美感且又能達到穩定系統的酒架長度。

近年來澎湖縣在賴縣長積極推動帆船運動下， 2002 年世界盃 49 人帆船錦標賽選擇在馬公觀音亭舉辦， 同年亞洲盃風帆賽亦於同一地點舉辦， 這足以證明了澎湖群島是非常適合發展帆船運動的. 有鑑於此， 我們做了一系列探討帆船操控的實驗， 藉以求出一艘帆船於實際的風力吹拂下， 他的帆面該與船身成何種角度以達到最快的速度， 同時， 我們也應用此一結論， 利用手邊廢棄物做出資源回收之遙控帆船， 藉以驗證帆船操控的原理.

本研究研發一個可以定時按快門的小機器──推手一號。它能搭配數位相機達到長時間紀錄的效果。由於相機的拍攝位置不動，將拍到的照片在電腦上連續快速瀏覽時，會因視覺暫留原理，看起來好像是「影片」，對於紀錄微小變化有很大的幫助。同學們利用很簡單的材料和工具，搭配凸輪、調光器、馬達、齒輪組，親手打造自己的推手一號。製作期間歷經許多困難與失敗，他們一一想辦法克服、修正，終於達到原先的目標，並且實際應用它拍攝了一系列的照片。這些同學真正製作出一部成本低，卻非常實用的機器。