生活與應用科學科

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。

從咖啡文化深度之旅出發，好奇是否可使咖啡更健康美味。從自製烘豆機並採用市售五種複合菌，對東山咖啡「生豆」和「鮮果」進行不同條件發酵，結果證實使用複合菌發酵的咖啡豆，其對 DPPH 自由基清除的抗氧化能力稍有提升；而碘還原力及對人體健康助益良多的綠原酸含量則有顯著增加；對攝取過量有害健康的咖啡因含量也顯著降低。更特別的是，不同條件發酵的咖啡，每杯風味都不同，杯測評價均不輸市售優質咖啡豆，評比得分優於市售與麝香貓咖啡風味相似的高價咖啡，其中三組咖啡豆達精品咖啡等級。本研究結合所學知識並應用於本土產咖啡，再以科學儀器加以驗證，以簡單製程烘焙出更優於外國的健康美味咖啡豆，期能對台灣咖啡產業有所提升。

本實驗主要在探究運用風力轉動貼有強力磁鐵的排風球，感應電動機發電的可能。實驗分為兩部分：一是感應線圈的探討，得到以垂直於磁鐵的方向進行感應、感應線圈與磁鐵距離越近、導磁棒越粗、漆包線圈數越多、漆包線纏繞位置越接近磁鐵、感應範圍越大發電效果越好。而轉速夠快時，磁通量大，較粗的1mm產生的電流最大。轉速較慢時，磁通量小，同樣匝數1mm粗的漆包線因為使用長度長，內電阻大，因此產生的電壓反而比0.5mm小。另一個探究內容為磁場變化：得到磁極以NSNS排列、磁鐵感應面積越大、顆數越多磁力越強效果越好。經過一連串實驗，我們運用最佳結果設計出來的作品，接上4.5V的LED，可以產生13.1672V的電壓、184.812mA的電流，如果接上蓄電池，實際被運用的可能性極高喔！

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。

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。

太陽能源的善用一直是全人類積極努力的目標。本作品創新地利用空氣膠研製出太陽光熱分離器，分離後的太陽光與太陽熱再分別透過太陽電池作光轉電，以及熱電晶片作熱轉電。經由完整的實驗得到：(1)室內以150W鹵素燈模擬太陽能結合空氣膠玻璃(最淡濃度：1.25wt.%、最薄厚度：0.05mm)、太陽電池模組、與雙邊熱電晶片模組之最佳發電結構可產出48.75mW的複合式再生電能、(2)戶外利用太陽能結合聚焦凸透鏡、空氣膠玻璃、太陽電池模組、與單邊熱電晶片模組之最佳發電結構除了可產出174.5mW的複合式再生電能外，又可阻隔太陽熱約12°C，有效協助太陽電池作散熱降溫。此外，本作品已成功地應用在日常生活中，包括實現：微小電力充電儲能、風扇轉動、以及玩具車與機器人行走等。

為提高太陽能板使用效能，本研究探討溫度、灰塵、仰角對太陽能板發電效能的影響，並比較不同散熱方式的差異。利用空氣冷卻方式，在不同數量的散熱片及導熱膏下，得知散熱面積對發電效能影響最大；有灰塵或仰角變化時，太陽能板的輸出功率仍然隨溫度升高而降低；自製簡易水冷裝置，以改善太陽能板因溫升而效能降低的問題，研究顯示正面水冷方式兼具清洗灰塵及散熱功效，背面水冷方式有效提升太陽能板發電效能及回收熱水，戶外日照實驗，太陽能板輸出功率增加約12%，回收熱水效率約32.2%。薄型大面積的水冷板，搭配溫控型的間歇性強制水冷及軌道式清潔系統，會是較佳設計組合，應用在屋頂太陽能板，可達到提升發電量、回收熱水及屋頂隔熱的功效。

在電影院戴上偏光眼鏡時，左眼會看到一個平面影像，右眼會看到另一平面影像，這兩個平面影像的水平位置會有位移，兩眼同時觀看時，大腦會將2個平面影像合成1個3D影像。而「特殊銀幕」是偏光3D的關鍵，但價格昂貴，約3萬元，我們想要找出便宜的材料降低螢幕成本，於是我們測量不同材質的「偏振保留性」、「反射性」、「漫射性」，發現材質表面呈現金屬光澤可保持偏振性；表面光滑，反射性佳、但漫射性不好；霧面的材質，反射性不好、漫射性佳。接著，進行噴漆探討，噴漆後，偏振保留性、反射性及漫射性皆提昇。然後，從不同顏色的噴漆實驗中發現，以白玉卡閃銀、豪卡板銀及珍珠板銀效果最佳，最後利用自製3D螢幕進行3D圖片觀察。

本研究主要在探討水平軸與垂直軸發電機的影響因素，與發電效能、啟動風速、風向範圍的比較，藉此找出較佳的發電模式，提出相關建議做風力發電設置的參考。經過一連串研究，我們暸解以水平風車來說，葉片角度15度、翼樑角度0度、較短的翼樑(也要考量馬達啟動扭矩)、翼樑2~3軸、螺旋槳升力型的扇葉發電效果最好。而以垂直軸發電機來說，打蛋型發電效能佳，但啟動風速高，需要加裝桶型葉片來降低啟動風速，葉片寬窄比例以10.5cm*13cm發電效能較佳。比較起來螺旋槳型的水平軸風車，發電效能優於垂直軸的打蛋型，如果以大馬達來啟動，發電效能會明顯提高，此時要考量葉片扭力問題。最後我們做出發電31V兼具升力與阻力效果的水平軸葉片，讓10顆3V LED發出亮光！

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。