生活與應用科學科

為了開發以太陽能晶片做為感知器的紫外線即時監控自動防護系統，我們研究了兩種太陽能晶片發現，使用多晶矽Multicrystalline)型太陽能晶片即可利用太陽輻射強度與紫外線強度強烈的相關性達成紫外線偵測的目的。 若使用III-V族三接面太陽能電池(GaInP/GaAs/Ge)特有之物理特性，磷化銦鎵(GaInP)吸光層更可針對太陽光譜中紫外線成分(波長<400 nm)作偵測。實驗證實電池之電流輸出將受限於磷化銦鎵(GaInP)吸光層。利用上述太陽能晶片特有之物理特性，配合簡單電流檢知電路設計，即可設計出即時偵測太陽光譜中紫外線強弱的裝置。 本裝置另外加入以紫外線強度作為參數控制的伺服馬達，可以自動啟閉遮陽罩，以達成即時偵測紫外線，與室內紫外線防護自動化的目的。

本研究以在地芎林鄉鹿寮坑特色橘類「海梨柑」為探討樣本，在不同溫度及時間下，利用不同溶劑-水和酒精，進行植株不同部位-皮、葉、枝的萃取，以碘滴定法與DPPH清除率測試萃取液的抗氧化力。由實驗結果得知:抗氧化力以皮＞葉＞枝。而不論在皮、葉、枝，均以水萃的抗氧化力優於酒精萃取，且高溫萃取較低溫萃取佳。我們選擇最具抗氧化效果的高溫(100℃)、水萃、4小時、海梨柑「皮」之萃取液，進行稀釋及冷凍(-20℃)保存之抗氧化測試，結果可知稀釋後的萃取液之抗氧化力具有濃度趨勢，且在冷凍保存6週後，抗氧力只下降約1/5。最後，將其應用在海梨柑化妝水的配置，約相當於50ppm維他命C的抗氧化能力且有著淡淡的橘皮香氣及溫和(pH5.5)不刺激皮膚的優點。

本實驗旨在以簡單的化學電池，使用水耕植物的培養液體作電解質，代替植物工廠的電源裝置，達到節省能源的效果。首先測試增加光照時間是否可以促進植物生長，在經過多次測試及嘗試栽種水耕植物的實驗，增加光照時間確實可以讓多數植物加快生長速度，對於產能可以有所提升。 利用各種不同電極進行組合，選取其中電位差較大的電極組合，連結LED組，經過最長8小時放電的測試下，都能持續維持LED之亮度。最後在測試補充培養液中鋅離子的實驗中，約放電4小時，即可達補充鋅離子之濃度。在考量溶液內金屬離子的濃度，改以其他效能更好的化學電池(如燃料電池)或配合植物工廠配件，開發新裝置，可以讓植物工廠提高效益，達到節能之目標。

造紙廠在生產製程中會產生紙漿污泥，而污泥的特性為高含水率、不易脫水、短時間內容易發臭(主要成分包括碳、硫)等缺點；但分析熱值(平均值2,800~5,000 kcal/kg)後，發現它高於一般有機污泥(如下水道淤泥)等。2013年發生油安風暴，國內廢食用油無處可妥善處理，本設計基於回廢生能的觀念，將紙漿污泥及廢食用油兩項造成環境污染的燙手山芋加以結合再利用;先以紙漿污泥與廢食材黏結混拌再成型等程序、投入廢食用油中進行脫氧改質反應，發現含水率明顯降低且高於一般固態衍生燃料(RDF-5)熱值範圍(3,500~5,000 kcal/kg)與煤炭熱值相當、且能長期保存、高燃燒效率、燃燒後殘餘物質可做為土壤改良劑、降低污泥清除處理費用，具回收能資源價值與降低污泥乾燥所需的成本支出…等眾多優點。

本研究旨在建置可以「自動偵測土壤缺水的裝置」，我們利用簡單的電路設計，以LED燈作為指示燈，以其明暗提醒澆水時機，幫助人們更正確的判斷澆水時機，讓植栽所處環境乾、溼適宜，更適合生長。因此，我們先採用電阻法探討各式土壤的含水性質，測量土壤的飽和含水量，結果發現混合土（培養土、砂質壤土體積比2：1）的飽和含水量最佳，達31.7%且水分滲入的速度也相當快。以我們設計的「自動偵測土壤缺水的裝置」來對室內容積1600毫升的混合土（培養土、砂質壤土體積比1：1）盆栽進行澆水，每年可節省的水量約為9.8公升，對室外容積1600毫升的混合土盆栽進行澆水，每年可節省的水量更達22.8公升，省水效果相當驚人。

本研究主要是針對消波柱的形狀、排列方式及消波柱與橋墩距離，探討消波柱對於減緩水流衝擊力的影響，進一步尋找減緩水流衝擊力最佳模式。在消波柱的形狀實驗中，實驗結果呈現以消波柱尖角正對水流方向擺設，最能減緩水流對模擬橋墩的衝擊力，等腰三角柱體之效果以300 ﹥600 ﹥900 ﹥1200 ﹥1500 ﹔進一步實驗，我們調整消波柱的排距、間距，由實驗結果發現，當排距為5cm，消波柱間距為2cm，消波柱放置於模擬橋墩距離30cm～40cm的效果最佳。綜合以上實驗結果，有效減緩水流對橋墩的衝擊力不能只是阻擋，必須使用部分阻擋、部分緩衝方式更能達到緩衝水流效果，最佳模型建議為消波柱間距2cm、排距5cm、距離橋墩30cm～40cm，對水流的衝擊力能降到最低。

台灣位處於亞熱帶，多雨多霧是它的特色，再加上冬令時間晝短夜長，學童上下學的時候往往造成險象環生，傳統式的書包僅用簡易式的反光條作為安全裝置，並不能有效防止交通意外的發生，於是；我們將超音波感測器裝於書包後方，以利偵測後方物體的距離並配合 應 3C 產品的使用，加裝USB 座，提供緊急電源使用，讓傳統的書包增加更多新的功能，使學童上下學在安全防護上更上一 層樓。

一開始，我們從文獻查找原子筆及水性筆斷水的原因，希望能提出有效的解決方案；經蒐集資料分析後，發現斷水原因皆與筆頭受外力撞擊有關，故我們的研究興趣很快就調整為，設計一組能有效避免筆頭受到衝擊的保護裝置。 過程中考量到，「單純的問題應採用單純的方法解決」，經過幾次預作實驗及討論，我們即決定應用學校現有的單噴頭3D印表機及Sketchup軟體，以較直覺的槓桿原理設計，製作外掛式的側壓型筆蓋。 後再經幾位老師提點，發現我們能將原有筆套，延伸為多種文具的的保護裝置，譬如美工刀。美工刀具危險性，卻又是常用文具，若能加裝於美工刀而降低因使用不當傷人或自傷的機率，對人類的日常生活應頗有助益！

在本研究中，我們同時探討市售安全護網與製作創新安全護網，發現市售安全護網並非安全，曾讓很多選手和球迷受傷過，因此我們嘗試自製安全護網以達到更良好的保護效果。經過層層比較與改良後，自製安全護網優於市售安全護網，價錢是市售安全護網的十分之一；吸收力方面，因為有螺旋結能吸收更多力；張力方面也比原先的市售安全護網大；可承受球數方面，自製安全護網能承受的球數比原先的多了2.5倍；破洞處的地方，自製安全護網僅網眼撐大，故自製安全護網優於市售安全護網。第四代自製安全護網達到了經濟實惠、方便好用、極具安全性、保護球員及球迷四項重要條件，我們將從本校開始推廣，讓台灣棒球訓練能夠更安全，並將其應用在更多運動項目。

為了達到節水之目的，我們開始進行資料收集與實際製作。首先，我們先收集出各種不同水龍頭種類的資料及研究出最佳水道開關方式，並列出其優缺點。之後，進行Arduino的基本零件認識及程式學習後，開始製作模型。過程中我們學習到各開關的特性、如何寫程式以及Arduino的線路擺設。並在製作過程中體會到團隊合作的樂趣及自行創造的成就感。最後做出可利用Arduino溫度感測器來控制伺服馬達轉動水閥開關的省水裝置。