生活與應用科學科

奈米科技的發展可說是材料界上一個重大突破，在我們生活周遭的花草鳥獸，許多都具有奈米級構造。本次的研究在於試驗奈米溶液是否能使不同基材（棉布、水泥板、木板與玻璃）達到類似蓮葉表面疏水的功能？先將奈米溶液塗佈或浸泡於四種基材樣本上，再藉由滴水珠於四種基材上分別量取其接觸角，取得實驗數據與繪製各項關係圖，並比較浸泡過奈米溶液的棉布、水泥板、木板與玻璃等四種基材，其持久性如何？希望藉此實驗所用之基材應用於生活環境中，將棉布應用於窗簾、布沙發…；玻璃應用於窗戶、櫥窗…；木板應用於木製地板、傢俱…；水泥板應用於牆壁…等等，以「大自然為師」打造一個自動清潔的家。

俗稱「蚵仔」的牡蠣是台灣重要的經濟性貝類，沿海一帶的產量很多，連帶產生許多廢棄蚵殼。本研究旨在探討蚵殼粉適不適合應用於沙包的製作，分為吸水效果、排水效果和擋水效果三部分進行實驗。研究發現：長時間浸水後，細蚵殼粉的吸水效果較佳；短時間內則否。排水效果是細蚵殼粉的沙包較佳。蚵殼粉沙包較一般沙石沙包可以阻擋水的流滲及延緩積水的時間，且無論是蚵殼粉沙包或一般沙石沙包，濕潤狀態的擋水效果比乾燥狀態來得好。

學校為了解決屋頂伸縮縫漏水問題，在前棟建築頂樓及原空中花園位置修建了斜屋頂。斜屋頂完成後，雖然我們有了美觀的建築，但炙熱的陽光照射在黑色的塑鋼屋頂，在屋頂下形成悶熱的空氣並封鎖住了，設置的通風口卻因位置過低無法發揮功能。這悶熱的空氣最後由較高的連接後棟的通道流向鄰近的教室(B405)及上､下樓層的樓梯間並停滯，形成此三處的溫度遠高於他處。在模型屋頂上設置煙囪式或聖誕樹形屋頂可有效導出熱空氣，因熱空氣上升的煙囪效應自然排出熱氣，使學校增添零汙染節能的綠建築。

本實驗主要探討在空氣品質不佳的環境下，如何將空氣清淨機發揮最大效能，有效降低室內PM2.5濃度，達到淨化室內空氣的目的。以我們平日活動的場域，在家中和學校教室進行實驗。我們先評選出實驗代表機種，再探討空氣清新機的使用方法：(1)在不關門窗的情形下使用清淨機：可降低PM2.5，但下降效果無法令人滿意；(2)在關門窗的情形下使用清淨機：PM2.5可下降到個位數，但CO2濃度上升，會感到空氣悶不舒服。(3)將清淨機裝置於窗台上並關閉門窗，使室內形成正壓環境：PM2.5可下降到個位數，CO2濃度也能維持舒適穩定的範圍。(4)因清淨機裝置在窗台上有安全性顧慮，便將空氣清淨機改良加裝象鼻風管，以室外機的方式使用，同樣能達到有效淨化空氣的目的。

我們利用毛細現象，搭配資源回收箱裡每天都會出現的飲料杯及拖把脫落的棉繩，設計出能持續保濕的「毛細育苗盆」。經過測試，育苗盆可在走廊上維持一個星期不用澆水，讓土壤中的向日葵、小黃瓜、空心菜、秋葵和櫻桃蘿蔔種子順利發芽，地瓜葉枝條的扦插也成功；待幼苗發芽移到日照充足的三樓天台後，即使在陽光普照的天氣，也能利用毛細現象持續供水至少兩日，這解決周休二日菜苗的澆水問題。當菜苗移到菜園後，我們利用自然課本中的「九龍杯」虹吸原理，設計出菜園的定時定量澆水器，九龍杯可在每次啟動虹吸作用時供給蔬菜定量的水，儲水槽的設計，則讓有機菜園有機會利用雨水撲滿來澆灌，更為廚房洗菜洗米水的回收再利用提供一個方便可行的方案。

傳統塗料使用大量的重金屬與溶劑，影響著大家的身體健康，所以我們探討以自製天然的塗料來取代傳統的塗料。我們取四種豆類：黃豆、黑豆、米豆與花豆，以加酸改質，比較發現以黃豆蛋白質沉澱量最高，所以取黃豆來製作出天然塗料，使用四種抑菌材料硼酸、硼砂、小蘇打粉和薑汁比較抑菌效果、以硼酸效果最好。再將黃豆蛋白分別加入碳酸鈣、硫酸鈣和對照組、放入酸、鹼、中性清潔劑水溶液中做比較、因此實驗證明，黃豆蛋白可用於天然塗料的製作。

為了找出最具發電效益的扇葉形態，我們設計並實驗了扇葉長度的長短、扇葉數量、扇葉面對風力的角度、扇葉承軸厚度與扇葉材質，結果發現長度以扇葉10cm的效率最好、扇葉數量以4片扇葉的風扇效率最好、面風角度的扇葉以角度20。的效率最好、承軸厚度以1. 2cm的承軸效率最好、材質以木片的效率最好。風力的發電量少，如果可以用電池儲存電力在適當時機一次拿出來使用應該會是最棒的應用方法。

本研究從第 53 屆全國科展「羽置今拾」延伸，以將羽毛球收集整齊為此次研究內容與目的。此次成品應用Arduino控制板、超音波感測器與紅外線感測器進行組合，並實際製作出成品。將其過去作品改良，使連桿裝置的摩擦力變小，達成快速拋起動作，並利用馬達、凸輪與彈簧的機械結構組合，使每次撿拾羽毛球的力道相同，便於研究羽毛球的掉落與集球裝置位置。利用紅外線與超音波組合，感測羽毛球將其自動拋起，且使羽毛球能夠準確地掉入自製集球器當中，完成半自動化的撿拾裝置。

福木是校園中常見的景觀植物，因為果實無人食用，每到夏季落果時，果實腐爛會產生臭味及吸引蚊蟲，造成師生困擾，我們以「資源再利用」的概念，將福木果實製成七種不同成分的環保酵素，並設計實驗來驗證它的功效，希望能用來解決一些校園的困擾，實驗結果如下：含果皮、果肉和種子的七號福木酵素能抑制校園雜草土香的生長，也能有效防治菜園裡的扁蝸牛和紋白蝶幼蟲；內含果皮和果肉的酵素，稀釋後最適合當植物的液肥；福木酵素能驅趕蚊子，但無法消滅孑孓；比例1：1600的二號果肉酵素能淨化生態池水質，減少藻類產生。透過科學的研究，我們找到將福木果實有效利用的方法，讓它不再是禍害，而是可以用來造福校園，改善生活的利器。

利用積木自製投籃機，不斷進行投射動作，找出最穩定的投擲狀況。再來利用設定投射手臂角度和手腕角度及球體材質不同，彈力材料的變換來找出進球率最佳的條件組合。投籃器和籃框的距離是因應投射力道太強或太弱時的調整變數。最終目標是在設定的條件下尋找出百發百中的投籃機模組。