生活與應用科學科

由生活經驗及課堂所學結合在一起，自己製作時下最流行的「精油」。器材是使用生活中隨手可得的物品當作實驗器材，嘗試做到真正的 D.I.Y.。方法使用「蒸餾法」，經冷凝後收集水滴，再淬取精油。

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。

在捷運車站的建築中，將月臺、票卡閘門、出口設在不同的樓層，對殘障人士和老弱婦孺而言，搭乘捷運要上上下下、走來走去，非常不方便。我們透過實地調查和統計的方法，發現使用捷運站的電扶梯、樓梯、電梯、廁所等設施，或經各出口離開車站時，從第2車廂和第5車廂下車最方便。如果要轉乘的話，先分辨路線相交的方式，再掌握車頭的方向，就能順利轉車。這份研究結果可以提供殘障人士、老弱婦孺，甚至站務人員作為參考之用，協助弱勢者輕鬆搭捷運，快樂暢行大臺北地區。

最近同學間流行的開心炮，常造成校園內的垃圾問題，但也引起我們進一步去探討這兩種玩具的奧秘，及試著提出替代用品來解決學校的環境問題。首先，我們發現開心炮的內含物是由鹼性的白色粉末和一包酸性的透明液體所組成，藉由這二種物質的酸鹼中和交互作用來產生大量氣體，撐破袋子；其次，我們也發現小蘇打、檸檬酸和水混合後的自製替代物，比開心炮產生更好的效果；接著我們繼續探討影響自製替代物產生氣體之反應速度與反應威力的因素，我們發現水量、水溫、混合物比例都會影響氣體的反應速度與反應威力；最後，我們以自製替代物作為原料，製造許多有趣玩具，例如：自製開心炮、筆火箭與注射筒大砲等，並測試這些玩具的反應速度和反應威力。

我們以咖啡渣、指甲花粉等材料自製天然染髮劑，比較市售化學染劑的顏色持久度、酸鹼度及對生物產生的影響，希望能找出天然染劑在生活上的應用。

我們曾看到某一電視台教人如何做出最漂亮的冰塊，原理就是：不要讓冰晶變得太大，方法就是延長冰塊凝結的時間，他們是把水放在保利倫裡面，讓保利倫保持水的溫度，用以延長凝結的時間。看到這報導不禁讓我們思考，是否增加冰塊的凝結時間，可以使冰晶變得比較小呢？那在在不同溶質的水溶液中，形成的冰晶有什麼不同呢？現在坊間流行的黑砂糖挫冰，有些是以冰加上糖水，有些卻是以黑糖水直接去冷凍，這兩者的口感不同，那麼冰晶有什麼不同呢？也許冰晶是讓我們吃的「挫冰」是否美味的關鍵吧？所以我們以不同水溶液的冰晶作為研究對象。

以熱電耦偵測電鍋加熱過程溫度的變化時發現，升溫過程，中上層的溫度偏高，但差異不大，當達飽和蒸氣期時，鍋內各層溫度呈100℃恆溫狀態，而水分近乾時，過熱蒸氣開始產生，越上層的，升溫越快，因此，食物置於中上層位置，受熱效果將較佳。在加水量對饅頭蒸熟的實驗中發現，加水量愈少者，當達糊化溫度後，鍋內飽和蒸氣恆溫期短，以致饅頭內部吸水量低，糊化程度就偏低，若加水達到一定量後，飽和蒸氣期延長，糊化破裂程度將趨一致，此時過多的水，將造成能源的浪費，此點由顯微鏡澱粉顆粒的觀察與澱粉糊化破裂的程度得到證明。在節能測試中，以3個中型冷凍饅頭為例，加水量110克與200克皆可達相同的蒸熟程度，但此水量的差異，將造成33%耗電量的浪費，因此電鍋蒸煮時若能控制適當的加水量，不只可有效蒸熟食品，也能達到節能省電的目的。

我們藉由喝水鳥的擺動，造成線圈與磁場相對運動，依據法拉第及冷次定律，產生感應電流。 由於喝水鳥是透過溶液揮發進行能量轉換，因此推測濕度對其有影響，經實驗證明乾燥時喝水鳥的效率較潮溼時高。 我們以酒精燈加熱喝水鳥周圍環境溫度，探討溫度對它的影響。經實驗後證實環境溫度也是影響喝水次數的因素。環境溫度過低，喝水鳥的喝水次數會降低。 我們將“讓喝水鳥多喝水”設為目標，因推測溶液會對其喝水次數產生影響，所以我們調配了多組不同的溶液進行實驗。發現95%的乙醇效果最好。 結合以上實驗，發現喝水鳥裝置在溫度高、乾燥的地方，喝95%的乙醇，效果會最好，因此希望能發展成”利用室溫環境熱能來發電”的綠能產品。

研究開發的「雲端智慧滴灌系統」，結合Arduino、環境感測元件、雲端氣象資料及滴灌系統，探討土壤水分蒸發模式及植物生長的用水需求。研究顯示，土壤濕度電阻值與土壤含水量，呈現非線性的正相關對應關係。而透過三種滴灌策略：單次飽和田間容水(A組)、定時定量(B組)、雲端智慧(C組)，得知維持小苗用水需求的萎凋點電阻值：青椒(450～500)、玉米(250～300)、A菜(350～400)、小黃瓜(400～450)。耗水程度：小黃瓜＞玉米＞A菜＞青椒；耐旱能力：玉米＞A菜=小黃瓜＞青椒。定時定量的給水策略易使植物面臨缺水萎凋的風險、或存在浪費水資源的疑慮，而採取雲端智慧滴灌模式，考量到未來天氣因素，機動調整給水量，能發揮水資源最大效益，並符合植物實際的用水需求。

您知道嗎?原來許多玩具的設計，在大樓發生火災時也可用來作為逃生的器材。本實驗主要在運用玩具的原理，設計各種大樓的逃生方法，並探討其優缺點。從玩具的觀點出發，你將會有意想不到的發現。