生活與應用科學科

我們以超過傳統1.96 倍(平均值)發電量的新式 Stanley Generator(SG)同軸發電機應用在水平軸流體發電及垂直軸流體發電，並結合水平軸可多層次利用流體動能及垂直軸簡易的優點，設計出新一代HV(Horizon Vertical)系統。設計並檢測阻流型葉扇及撞流型葉扇不同長寬幾何比例及不同的葉面傾角度，在風速0.5m/s~5.0m/s 情境，測量葉扇的轉速，結果阻流型葉扇以第4 組葉扇(21.5:10:40)於葉面傾角10o、撞流型以第二組葉扇(21.5:10:40)，所得啟動風速最低且轉速最平均兼顧低風速啟動及高轉速維持。同時設計了各式SG 應用模組，包括一級應用的三層流體動能擷取系統，二級應用的雙軸單增速系統，三級應用的雙增速HV 系統。都能發出比一般發電機高的電量(1.48~1.96 倍)，也更快(較低流速)達到發電機最大(額定)發電量。

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。

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。

台灣重工業發展帶給人們經濟奇蹟，但同時也對環境帶來了莫大的汙染。比如西元1950年在日本發生鎘中毒的痛痛病；1959年的汞中毒引發水俁病等等…。如何去除水中金屬離子，一直是國人關心的議題。 本研究主要利用高中所學之氧化還原及奈米材料等概念，探討零價奈米鐵(Fe0)還原六價鉻(Cr6+)之還原反應現象及除汙能力。並進一步比較有機型分散劑(澱粉)以及無機型分散劑(奈米黏土 Laponite)對奈米鐵之穩定度。發現在比例nanoFe/Cr6+：11.75(w/w)的情況下，空白組(未加入分散劑)之殘留率高達34.51%，我們所製作之複合材料(以pH=6.64之laponite(aq) 0.25wt%為分散液)仍然具有除汙能力(殘留率

人們使用牙膏來預防蛀牙、去除口臭及美白牙齒，得到更多讓牙齒變健康的效果。牙膏的製作過程中添加了許多不知名的化學物質，誤食或長期使用都對人體有害，它的水溶液排到河川裡也會影響生物的生存。即便書上有介紹如何自製天然牙膏，但其所使用的材料都是較不容易取得的。所以我們希望研發一種環保且效果好的牙膏，於是我們使用了玉米澱粉、蛋殼粉、食鹽、茶籽粉及米糠粉來製作牙膏，並與市售潔牙材料進行比較。透過螢光劑、摩擦力、無毒、碘酒變色等14項實驗，發現自製牙膏與市售潔牙材料的結果各有所差。我們所使用的材料成分都是家中方便取得的，所以大家也可以在家中調配出來，大家一起為地球盡一份心力吧!

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。

本研究主要利用最簡易的金屬還原法研製奈米銀及奈米氧化鐵粒子。而奈米銀主要在隱形的研究,因直徑 200~400nm奈米粒子對部分紅外線波段有吸收的效果。所以本實驗針對這現象設計用熱電偶的探測設計來探討奈米銀在隱形上的研究。另外奈米氧化鐵將其應用在奈米藥物輸送的領域。主要是將藥物包裹奈米氧化鐵粒子，藉著外在磁場的導控達到患部治療，所以奈米氧化鐵的研製在本實驗是極為重要的。界面活性劑的選擇影響實驗很多，界面活性劑有防止奈米金屬粒子團聚的效果，所以無毒、成本及長效性是主要的考量。奈米銀填充於布料將可製作隱形衣及去毒製品。而奈米氧化鐵在後續的氧化處理及其表面沾黏物(藥物)的生長，將可製作奈米探針及藥物，是個很不錯的應用。

透過實驗的探究，讓我們更了解快要消失的樂器 – 排灣族「鼻笛」，其中幾項結論包括，第一、初學者學習鼻笛要掌握笛子的角度在30度以內而且流速的控制是一件很重要的事情，相同的指法，不同的流速，所發出來的音會不相同，第二、研發學習鼻笛輔助工具「鼻套環」，解決鼻笛衛生的問題，並提高正確發音的成功率，第三、找到製作紙管鼻笛的黃金比例10 : 2 : 1 : 1。第四、發現紙管長度最短臨界值為49cm能製作六個音階的鼻笛，希望經由以上的研究，讓像我們一樣的都市小朋友都有機會推廣製作紙管鼻笛。

風力發電是將風能轉換為電能的一種發電方式。以風力發電來節能的構想，可能由於能\r 源短缺，環保節能概念的提倡，近年的科展作品很多，市面上也有很多販賣自製的風力發電\r 機的產品，放在家中頂樓的地方來儲存電能，而我們的科展主要是想探討葉片如何設計才能\r 得到最好的發電效果，所以實驗過程主要是在探討葉片的迎風角度、形狀、數目、面積大小\r 對發電效率的影響。藉由轉動的原理，我們估算出葉片的迎風角度在0 度至45 度之間會有最\r 佳的轉動效果，經由實驗的測試發現葉片迎風角度在20 度左右，可以得到最佳的轉動效果；\r 也由轉動的原理，在相同的風力下，轉動慣量(由葉片質量及葉片距轉軸距離所決定)愈小轉\r 動會越快，實驗後也可得知葉片形狀、數目、面積會影響到發電效果，最後找出發電效率最\r 佳的葉片來製作風力發電的手機充電器。

參觀汙水處理廠後，引發我們利用備長炭、石頭、蚵殼等有孔洞的物質為濾材，希望在汙水來源地現地處理，降低汙水中的含磷量，提高透光度，改變汙水酸鹼值。 實驗中我們發現粒徑小的蚵殼效果較好，先利用黑糖水模擬汙水，使用自製濁度計、自製過濾器、自製測磷儀器以檢測汙水處理成效，再實地採水樣檢測去汙效果，實驗結果顯著。結論如下： 一、蚵殼主要成分為碳酸鈣，呈多層次結構，透過震盪可重複吸附含磷量。 二、在粒徑最小、200℃烘烤蚵殼，磷的吸附率達93%，水質趨於弱鹼性及中性。研究發現蚵殼為現地處理的有效濾材。 三、以蚵殼過濾實地採集水樣，酸鹼值轉為微鹼，透光度提高，建議蚵殼淨化汙水，pH值須在5.9以上的環境。