生活與應用科學科

本研究利用能量轉換定律、簡易機械單元、輪軸與齒輪、法拉第電磁感應定律、光滅菌應用，結合生活、資訊、運用科學、符合環保、經濟效益，針對大眾輸送，日常所使用的手扶梯，能更環保、更綠能、減少人力、提升安全、保障使用者安全，我們創作了「免外接電源手扶梯紫外線滅菌機」。 對傳統手扶梯扶手帶清潔方式及扶手帶可能在反覆運轉使用時成為傳染媒介做實務了解。從第一代原型機到第二代結合除汙、清潔的刮片及滾輪，符合定期保養原則，至第三代的構造改良及增加清潔滾輪，符合環保、衛生、潔淨、安全等效益外，並且申請了國內外新型及發明雙項專利，希望我們的創作能為世界環保更盡一份心力。

本研究希望能在傳承中華傳統書法藝術的同時，又能兼顧環保節水，所以實驗目的在找出何種方式清洗毛筆能夠達到最省水環保的目的。實驗結果顯示，容器內洗筆法以較小容器裝水來清洗毛筆可較大容器裝水洗筆更節省用水，若直接在水龍頭下洗筆，則在水龍頭出水口下沖筆會較在排水口轉筆輕壓方式省時省水。四種洗筆方式的省水性順序分別為水龍頭下出水口沖筆→250cc容器洗筆→水龍頭下排水口洗筆→500cc容器洗筆。本研究根據上述結論進一步修正易噴濺、易沾污之問題並加上簡易動力創新設計三代自製洗筆器，實驗結果證實三者的確皆比前述四項傳統洗筆方式更能達到省水的目的，不僅環保、省水且又省時、省力。

廢粉筆，不再是一般非資源垃圾了！我們以教室的廢粉筆為設計中心，獨創出多種實驗方法及設計裝置，也可做出許多綠色化學實驗的具體成果。 硫酸鈣成份的廢粉筆，可簡易再生或與陶土混合製成多種工藝品、分子模型球；碳酸鈣成份的廢粉筆，在短粉筆上畫電解通道可快速節能的比較出1滴電解液的綠色化學實驗。 我們自製的多孔性粉筆陶珠及連續吸附裝置，利用其多孔性及電燒後分解的成份，可中和酸性、吸附廢氣及吸附水中有害的重金屬離子物質。最後，我們還將吸附重金屬離子的粉筆陶珠，回浸到酸液中溶出重金屬離子，由可定量的一滴電解反應檢測，其在負極可析出金屬銅證明多孔性粉筆陶珠具有水質預防性把關及水中環境監控記錄的功能。

網路流傳大量影片與新聞短片，顯示WiFi訊號不良的空間中，只要在基地台天線後方擺放鋁罐裁剪後的拋物面型背屏，就可提升WiFi訊號收訊端的強度。為驗證此說法，本研究主要針對背屏對WiFi訊號的影響來設計相關實驗，以背屏材質、面積大小、厚薄、形狀、顏色、乾濕性與室內外空間使用等變因來探究背屏特性，並設計不採用耗電的訊號強波器下，使用生活簡易取得物品，來製作出提升WiFi效能的WiFi訊號集中背屏。最後應用背屏優化訊號強度特性，以最省經費、提升效能最高且最節能環保為目標，提供學校最佳的WiFi使用效能改善方法。

雨棍可發出如雨滴或流水的聲音，相傳為原住民用來祈雨的古老樂器。本研究利用簡單材料，探討釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒大小、釘子種類、筒子材質對雨棍聲音的影響。研究結果發現：釘子越多、左右距離越近、置入顆粒越大、釘子越粗，雨棍單次翻轉聲音持續的時間越長。雨棍聲音的分貝數則會受到釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒、筒子材質的影響。竹筒搭配竹籤與白米，三者都是自然材質，可以做出最接近流水聲的雨棍。

在三下種植蔬菜時慘遭蟲害，讓我們耿耿於懷，六下的自然與生活科技課程提及人類對環境所造成的各種破壞，我們便希望找出不傷害環境又可除蟲的方式，因此決定探討酵素在防治農作物蟲害及提高農作物生長表現上的效果。 我們使用環保酵素和薄荷酵素，探討噴灑頻率不同和濃度不同，對農作物的除蟲效果以及生長表現，發現： 一、噴灑酵素的頻率和濃度對農作物除蟲的效果沒有顯著差別。 二、噴灑酵素的農作物遭遇的蟲害，比沒有噴灑酵素的農作物遭遇的蟲害輕微。 三、噴灑酵素的頻率和濃度對提高農作物生長表現的效用沒有顯著差別。 四、短期內，噴灑酵素的農作物，其生長表現都優於沒有噴灑酵素的。

我們利用物體的色彩特徵而發展出物體的追蹤程式。為了提升物體追蹤的精確度和速度，我們比較了多種色彩空間的特性，發現HSV色彩空間受光線影響較小且色彩區辨力較強，因此我們將數位系統初得的RGB色彩空間數據轉為HSV色彩空間資訊並將之呈現在程式畫面上，至於雜訊的處理，我們採用了模糊、侵蝕、擴張的方法來消除。微軟新一代體感遊戲的輸入介面Kinect，除了提供傳統的2D彩色視訊外，還提供了深度資訊，藉由深度資訊的輔助，我們的物體追蹤程式可更為穩定，藉由WPF與EmguCV函式庫，程式的處理速度非常的快，可以達到真正的即時物體追蹤。

本研究以紫膠蟲色素添加媒染劑進行染白頭髮實驗。實驗結果顯示，紫膠蟲以乙醇及超音波震盪提取後，色素萃取率為2.89%。經分光光度計檢測其主要吸收波長為489nm，吸光值2.968。如以木醋酸鐵液做媒染劑時，染髮後色素滲透率達27.15%，比荔枝木灰水的16.88 %高，也比無煤染組別11.89％高，此結果證明紫膠蟲色素在酸性下有很好染髮色牢度。此外，如添加指甲花粉以複染方式進行，其CIE L＊值為51.22比單以指甲花粉染髮57.40低，此數據代表複染方式優於單次染髮，如紫膠蟲色素添加指甲花粉能增加染髮色彩。綜合前述結論證實，紫膠蟲色素可運用於天然染髮劑中進行白髮染色，且將危害果樹生長之紫膠蟲，開發成具經濟價值的化妝品，並可減少果樹噴灑農藥，達到環境保護的最終目標。

有一些天然的乾燥花—急凍花及蠟菊，澆水時花會閉合、乾燥後又會再度開花，本研究探討其連續開閉的構造及機制，並利用其特性製作自動澆水器。 研究發現控制反覆開閉的關鍵位置在於苞片近基部的轉折處，該處是水份的入口，吸水時細胞變長，使背側增長，導致花閉，失水時細胞變短，使背側變短，導致花開。形變角度受其材質特性、空氣含水量及溫度影響，具有Hydromorph現象。 本研究以蠟菊的苞片製作濕度感測器，利用其形變，控制澆水器的開與關，配合春夏秋冬不同的溫濕度及植物的喜濕性，調整感測器的通風程度，可控制澆水頻率，下雨時，則自動關閉並調整澆水節奏。以植物的素材作感測器開關，感測和控制一體，可環保省能。

本研究利用電腦程式West point bridge design 模擬橋樑結構的穩定性，並使用義大利麵充當椼架實際來搭橋，藉此了解結構對橋樑負重的重要性。研究中發現： 1、Warren的結構最經濟實惠，Pratt結構次之，Howe結構負重效率最差。 2、橋樑結構中的每個桿件受力情形不同，因此根據受力情形來加以設計橋樑結構能提高經濟效益，例如：Pratt結構與Howe結構雷同，但是Pratt結構所承受的壓力是落在較短的垂直桿件，因而提高了Pratt結構的負重性能。 3、藉由結構的設計，使得原本負重效率約為65(gw/根)的義大利麵條，提高到99(gw/根)，約增加了1.5倍。 此外，藉由West point bridge design 軟體設計橋樑結構，並以義大利麵實際搭建橋樑，且測試其負重能力，可發展成完整的教學流程，極適合國中學生學習建築結構等相關課程。