生活與應用科學科

市售抽油煙機多以過濾集油的方式處理，我們嘗試將皂化反應引入油煙處理過程，使油煙轉成肥皂，避免後續汙油處理及空氣汙染。裝置設計著重在集中油煙，加速皂化，組裝偵測儀器。第一代裝置，以寶特瓶為淨化桶，再以抽氣降低桶內壓力，使油煙流入氫氧化鈉溶液)，偵測透光度改變，證明概念可行。改良裝置，以全罩油煙管、漸縮管、強化風扇組合，使油煙有效流入淨化桶；在淨化溶液中加入界面活性劑，放置靜電板吸附油煙，再加裝電子攪拌器及二次淨化桶，提高反應淨化效率。為解決風扇馬達過熱，以虹吸原理加裝冷卻水管。第四代裝置為例，依光度分析及煙霧微粒檢測，得知二次淨化處理後，可達百分之九十以上淨化率，接近空氣背景值。

馬格努斯效應是一種原理簡單，廣泛應用在球類運動以及日常生活中的物理現象。透過馬格努斯風力車的探究過程，我們理解到：除了風速和滾筒轉速之外，滾筒本身的表面積、造型、質量、表面摩擦力、傾斜角、受風角…等都是影響馬格努斯風力車動力性能的重要因素。此外，在提升馬格努斯風力車動力性能的實驗方面，｢單一馬達帶動多滾筒｣以及｢前側導流翼｣的裝設都是相當可行的設計方案。

現在大多數使用洗衣機來清洗衣物，當放入衣服後我們不能準確設定水量以及洗衣精的劑量，而不準確的水量和劑量將會導致衣服上有洗衣精的殘留，衣物卻無法完全洗淨，因此會導致水資源的浪費。洗衣精的殘留會造成身體無形的傷害，水的浪費也是人們關注的焦點。由上述得知現在的洗衣機並不能排除洗衣精殘留的問題，因為這個問題我們構想的洗衣機可以依照衣物的乾淨度去選擇洗清次數，甚至只用一次的洗清次數來達到完全洗淨的效果，產生這個效果的原因是將洗衣機內槽進行壓縮的動作，經由壓縮這個動作能夠使內槽泡沫由兩旁排除，泡沫完全排除後並自動進行水質偵測，可依照數據調整洗清次數，防止泡沫囤積來達到省水、洗淨的效果。

將兩片太陽能板同極對接並改變光照條件，以產生不對稱的光線後，便能在太陽能板之間產生拉鋸性的電流，設計追日旋轉系統： 1.利用斜口遮罩外觀配合光栅板的疏密與長度，便能與光線強度產生幾何的關係 2.四片兩組(前+後、左+右)光電板，可產生拉鋸電流來控制二維立體的追蹤馬達 3.以雙向指針電表作為追蹤控制的切換開關，靈敏度遠優於微型馬達的啟動電阻 4.電表開關可控制外部電源啟動追蹤馬達，或切換將光電板發電回充至外部電源 以上組合設計，產生高靈敏度的追蹤效果可適用在平行光(太陽光)與非平行光(散射光)。實測發現：在日照10000Lux以上，光線偏斜10°以內就能感應產生追蹤效果且誤差在±3°以內，相當靈敏且精確。

針對學校舉辦的園遊會，我們決定設計一個吸引人又可獲利的攤位。經過實地觀察遊樂場裡球類的遊戲機臺、上網蒐集資料及下載有關的遊戲軟體，設計了一個遊戲機臺並做了以下實驗： 實驗分六方面來實施：1探討哪一種球較適合做為遊戲機臺的用球2不同出球斜板及得分面板角度的進球機率3得分孔的排列形狀、位置、大小及疏密程度的進球機率4瞄準區域位置的進球機率5加上裝飾物的進球機率6邀請測試員進行實測，並改良遊戲機臺。 實驗發現：以彈力球投擲結果較穩定，出球斜板角度、得分孔的排列方式、孔徑大小、疏密程度、瞄準區域位置、得分筒的轉速，對進球機率皆有影響。特別是加上裝飾物及瓦楞紙對改變進球機率有較大的影響。

本研究的目的是利用野外可以取得的材料，製作淨水裝置，並製作一組簡易濁度機檢驗水質。過程中利用照度計和燈泡，比照商業濁度計，發現自製濁度機照度數值愈小，水質愈混濁，照度數值愈大，水質愈乾淨，成功製造出一台濁度機。再比較野外濾床和毛細取水，在相同水量下，時間上以濾床裝置299秒過濾300cc的水，較佳。在濾床取水上，發現以碎石、沙子、木炭、沙子、碎石、棉布各取3公分的排列組合的裝置，可以將濁度962NTU的泥水過濾到7.83NTU，最佳。接著用過濾後的水反沖洗濾床裝置，發現反沖洗後，效果普遍提升，最佳到2.53NTU，過濾的水量也增加六倍以上。最後我們應用最佳取水裝置將拖地的髒水367 NTU，過濾到3.5NTU，證明濾床和反沖洗的裝置可以將水質過濾到非常乾淨。

在本次研究中，我們以共沉澱法[6]將奈米鐵粒子(Fe3O4)結合二氧化鈦奈米管(TiO2-nanotube,TNT)，形成奈米管奈米鐵粒子複合材料(TiO2-nanotube-Fe3O4 ,TNTF)。這樣一來，TNTF除了具有TNT的吸附、光降解的效果，同時也擁有磁性Fe3O4的可回收性。首先，我們以不同毫克數的TNT吸附亞甲藍，訂出實驗所需TNT的適當毫克數，再測試Fe3+：Fe2+：TNT不同比例的光降解能力，和觀察磁性強度，依照反應現象找出較恰當的比例。另外，我們也比較TNTF、TNT、TiO2(P25)對亞甲藍的吸附、光降解的效果。研究過程中發現，9 mg是比較適合實驗進行之條件，並不會因其過強的物理吸附而無法觀測光降解現象。在Fe3+：Fe2+：TNT方面，發現2：1：10的比例較佳，因其吸附力是TNT的2倍， TiO2(P25)的三十倍，降解力也比TNT和TiO2(P25)強。TNTF更具有不需過濾器即可回收的優點。

近來幾個重大的火災事故引起大家的注意，火災發生的當下，強化玻璃給予救災者的搶救與受難者的逃生都帶來極大的阻力，因此我們透過此研究找出解決的方法。在本研究中，我們設計出一套裝置，能在災害發生之初偵測到有毒氣體濃度的變化以產生告警訊號，並在有毒氣體濃度高升時發揮作用排除有毒氣體並擊破強化玻璃。除應用在火災事故中增加逃生機會外，尚可在居家環境中偵測瓦斯洩漏或不完全燃燒導致一氧化碳中毒等危機，可大幅減少生命與財產的損失。

本研究以風洞穩定輸入麵粉模擬灰塵來探討樹滯塵力。製作各種模型，可控制其他變因，並分別比較樹型、內部結構及葉形如何影響滯塵。研究發現迎風面積、乘載空間及擾流情形是主因。棕櫚型可擾流，迎風面積大，故滯塵力最佳。依實際植物組合葉片種類、總葉柄及小葉柄著生角度三因子，發現滯塵力都不同，其中總葉柄著生角度影響最大，因總葉柄控制整個葉片。各葉形中，圓形面積最集中，故滯塵力最佳。葉片質地方面，紙質表面粗糙，易卡住灰塵，上有附屬物更佳。本研究比較各類別的滯塵量，換算成相對百分等級，可量化評估各樹的滯塵力，並分析主要滯塵的原因。結果可做行道樹選擇的依據、樹木修剪的參考，減少灰塵入侵。

為增加數學課程的互動性，我們設計了一台可遙控的「方程式」繪圖車，可以依所輸入的座標來移動，精準的繪出所有的二次函數和其他圖形。 這台繪圖車裝備兩顆步進馬達，透過Arduino微控制器，指揮繪圖車的行進路徑。如果把所有圖形都看成是平面上點的連結，我們的構想是將座標系套用在平面上，而繪圖車在座標系裡從點到點之間行進的過程中，車上的筆就可以描出不同的圖形。我們自己寫了一個App，讓使用者可以用手機與繪圖車連線，增加了無線控制的方便性。此一裝置，可讓教學者只需拿起手機，就可以輕鬆又準確的呈現各種二次函數圖形，而學習者也可以藉由操控繪圖車，更清楚掌握數學函數的原理。此種繪圖車的原理，可以廣泛應用到各種圖形的輸出與展示。