0

0
0

文字

分享

0
0
0

舔舔手中雲朵——棉花糖

邱文凱
・2014/09/05 ・1951字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 472 ・五年級

Credit: trang nguyen via Flickr
Credit: trang nguyen via Flickr

源起

我絕對不會說是因為我很愛吃棉花糖所以開始製作的XD

所需材料

  1. 濾茶器或鋁罐(擇一即可,若選用鋁罐,可參考阿簡老師的作法)
  2. 隨手小風扇
  3. M3螺絲、M3螺帽、M3銅柱
  4. 鐵釘跟鐵鎚
  5. 鋁箔膠帶
  6. 尖嘴鉗或鑷子
  7. 酒精燈(曾嘗試使用瓦斯爐或卡式爐取代,但因火力很強,易讓糖燒焦)
  8. 鍋子或透明投影片(擇一即可)
  9. 膠狀瞬間膠
  10. 白砂糖(想要做彩色的棉花糖的話,可以準備一些食用色素)
  11. 鋁箔紙

P.S. M3螺絲、螺帽、銅柱建議可以到西寧電子市場或光華商場購買(住台北的話),其他縣市的朋友可能得問問鄰近的五金用品或電子材料行。

IMG_20140830_095852-tile22

製作步驟

  1. 先用釘子跟鎚子在濾茶器頂的”正中央”打一個小洞(直徑小於3mm),小洞盡量在正中央,如果偏離太多,濾茶器旋轉時會很不順暢,請多注意喔。(使用濾茶器製作的優點有:不需自行打洞、清洗後可重複使用。)step1
  2. 用M3螺絲由上而下鑽鑽看,若能順利鑽過去,代表洞的大小是合適的,再使用尖嘴鉗或鑷子夾著M3螺絲由下而上鑽過去,最後用螺帽鎖上去固定螺絲。step2
  3. 將隨手小風扇的扇葉拆下來,接著用鋁箔膠帶把馬達轉軸黏粗一點,最後於其轉軸上套上一個M3銅柱(鋁箔膠帶的原始構想來自林宣安老師)。step3
  4. 將濾茶器頂的M3螺絲與M3銅柱連接起來(銅柱內有螺紋可鎖螺絲),然後開啟隨手小風扇的電源(記得裝電池XD),看看濾茶器旋轉的情況如何,如果用螺帽鎖住的M3螺絲有鬆脫情況,可考慮使用膠狀瞬間膠黏著固定(擔心食用安全的人,就把螺帽鎖緊點吧)。step4-1大致準備完了,接下來可以來做棉花糖啦!!!
  5. 將適量白砂糖倒於鋁箔紙上並集中於鋁箔紙中間(如果有準備人工色素,請在此時均勻摻入白砂糖中),然後將盛糖的鋁箔紙包住濾茶器(請務必包緊,加熱後的鋁箔紙若鬆開飛出可能造成危險)。step5完成圖
  6. 拿出鍋子或用透明投影片捲成一個柱狀(作為罩子,避免灼熱的糖液四處噴濺,若使用透明投影片則可清楚看見產生棉花糖的過程),中間放上酒精燈並點火,再將組好的裝置放到酒精燈上加熱,然後等到白砂糖液化(會冒白煙,並可聞到些許焦糖味時),開啟小風扇的開關,就可以等待棉花糖的到來囉~step6-1

PS:因為製作棉花糖的過程有使用到明火,所以請在旁邊準備一條濕抹布以備不時之需,且必須等到馬達完全停止旋轉時,才可以將裝置從鍋子或投影片空心柱中拿出,不然隨意射出來的灼熱糖漿可能會使你受傷。

棉花糖機利用酒精燈(熱源)將砂糖加熱成為液態後,藉著小風扇馬達的旋轉而將液態的糖從濾茶器的小洞被甩出。當液態的糖漿接觸到外面的冷空氣時,會凝固成一條條的糖絲而附著在周邊的塑膠墊片上,然後可以利用糖本身的黏性,用竹籤將它們捲起來。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

未命名

後記

因為從小就愛吃棉花糖,也很喜歡看著老闆一把糖投入機器中,然後就變出各色的雲朵來(而且還是甜甜的雲朵XD)。所以想嘗試製作棉花糖機,來更了解棉花糖的產生過程,解答童年時的疑惑與回憶當年愛吃糖的日子。

去年到山區部落出梯隊時(詳情可見此),記憶最深刻的,正是我拿出自製的棉花糖機時,雖然那裏的不少孩子是第一次見到棉花糖,但卻跟我童年時一樣,讚嘆著其如雲朵般的造型,喜歡它蓬鬆且甜甜的口感,當糖液隨旋轉飛出、凝固成如絲綢般的糖絲。我想,除了織出如白雲般輕飄飄的棉花糖,也織給這群孩子一個美好的回憶。

也記得當地的孩子會偷摸一把糖藏在口袋裡,然後用手指沾糖慢慢地舔著(當地有貧富不均的情況,有些家庭豐衣足食,有些卻有三餐不繼的狀況,因此部分孩子少有機會吃糖),看著這一幕幕的畫面,我想:原來這個棉花糖機,用糖做為媒介,將我童年的美好回憶分享給這群孩子。雖有時空差異,但在當下,我們共享了這一份對棉花糖的感動。

多一份人性的思考(生活中的材料、簡化的做法、分享喜悅),科學除了可以造就神奇的效果,更能傳遞一份溫度、帶給他人美好的回憶~

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
邱文凱
9 篇文章 ・ 0 位粉絲
相信著 "以人化物" 器物再美,缺乏人的溫度,終將不完美 而若多一分人性的溫暖,便能包容原先器物的小缺陷 這是設計科學小物的初衷 希望這些東西能充滿著溫暖,無論是手心的亦或是內心的

0

1
0

文字

分享

0
1
0
從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
211 篇文章 ・ 312 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
邁向科學研究的前線: 手機變身螢光顯微鏡!
Scimage
・2014/07/16 ・2179字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

顯微鏡可以讓人看清楚小世界裡發生的事情,但是進入研究分子的時代,因為光的波長只有到數百個奈米(nm),所以以光學顯微鏡無法直接觀察分子的種類與型態,雖然可以利用電子顯微鏡,不過操作使用上難度高,研究人員也難輕易使用,偏光顯微鏡能提供分子排列的訊息,但是如果能用光學的方式直接看到分子或確定不同種類的分子存在與否,就能讓很多重要的物理或生物資訊被研究發現。而螢光顯微鏡就是目前在研究上用的最多與最重要的技巧之一。

一般顯微鏡利用光的吸收跟反射測來觀測物體,偏光顯微鏡利用光波的偏振特性,而螢光顯微鏡就是利用光在波長方面的特性的來觀測分子。原理是特定種類的分子(稱為螢光源,fluorophore)在吸收短波長的光之後可以放出長波長的光,觀測時如果能把原本的波長的光濾掉,只剩下激發後較長波長的的光被看到, 這樣一來就可以斷定特定的螢光分子是否存在。這樣的概念看似簡單,卻能帶來分子種類的解析性,舉例而言,像是把抗體加上螢光基團,就可以利用螢光辨識特定分子是否在樣品上,利用螢光蛋白序列加上改造的基因,就可以知道基因轉殖有沒有成功,把特定蛋白加上螢光蛋白,就可以在空間中甚至在細胞內追蹤分子或觀測神經纖維網路。在研究前沿上有數不完的研究,從生化檢測、基因定序、神經細胞結構等等,都是靠著螢光顯微鏡才能實現。

在技術上因為螢光訊號很弱,螢光顯微鏡通常用水銀燈或其他氣體放電燈作為光源,確保很強的光照,為了要濾除非螢光的訊號,需要很好的光學濾片組,這也讓螢光顯微鏡一直都只能在研究中或是在很貴的儀器內才能進行螢光偵測。

手機是現在人人都有的智慧裝置,結合了照像與傳輸分享的強大功能,如果在手機上如果能夠實現螢光的顯微觀測,將對科學發展有很大的幫助,有研究能力的手機顯微鏡與手機偏光顯微鏡之前已經由科學影像實現了,那手機有可能完成螢光觀測這項任務嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

讓手機顯微鏡變成有螢光的能力設計是這樣,首先在光源方面,因為半導體技術的發展,很多窄波段的固態光源變成可能,不再需要從全光譜中濾出特定的光出來, 而是可以直接有效率的使用半導體光源,所已選用合適的短波段高亮度的LED就能大部分解決激發光源的問題,且同時能降低對激發濾片(Excitation filter)的要求,可以以吸收式的濾片達成。

在光路上,目前一般的螢光設計是epifluorescence,由同個物鏡照出激發光,偵測背反射的螢光訊號,可以減少對發射濾片 emission filter的要求,但是同軸照明需要較複雜的設計與雙色濾片dichroic filter,基於同樣的考量,可以改用暗視野照明來達成,加上發射濾片emission filter,始發射光與螢光的光譜沒有交錯, 就可以觀測螢光了!

以深藍紫色激發為例,目前可取得最好的固體光源的光譜如下,波長到450nm即全部消失。

p1

在選用的emission filter上,濾除連續光譜的日光後的光譜圖觀測如下,可以看到470nm以下的光全部被濾掉。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

p2

所以選用這組光源與發射濾片,即可以以藍紫光觀察從綠光到紅光的螢光。設計相關的激切結構跟濾片在手機顯微鏡上,實際完成的手機螢光顯微鏡成品如下:

p3

整體發出的紫藍紫光是由載物台下方進行暗室野照明所發的,就可以有效的激發出螢光訊號,注意在播片的邊緣有不同顏色的色光,那就是塗在坡片上的螢光物質所發出的螢光經由全反射而照出。

以下以兩個例子來說明這螢光模組的能力,首先可以同時關測到不同顏色的螢光(螢光染料壓的指紋),紅色與綠色各試不同的染料,黃色是混合之後的顏色。

p5

在生物的觀察上,也可以觀察到斑馬魚身上卵黃的自體螢光訊號。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

p6

除了深藍紫光之外,為了讓離激發光源比較遠的紅色螢光能更被有效率的激發,在實現手機螢光顯微鏡上,也設計了另一組以470 nm為中心的光源,目前兩組的光源與長通螢光濾光片的光譜如下,這樣一來所有常用的綠色到紅色螢光都可以被激發觀測。

p7

(其中下方淺藍色跟激發光跟長通濾波有交錯,需額外使用一片 excitation filter 來濾除)

螢光模組是手機顯微鏡,除了實現手機偏光顯微鏡後 ,另一個把專業顯微技術在手機實現的計畫,希望將會讓很多原本屬於實驗室的觀測可以再被更簡單的觀察記錄,有讓更多人與實驗室有方便的工具作更方便的觀察與檢測!


首次製作將提供台灣的實驗室進行申請使用螢光模組,歡迎有想一起測試的研究朋友加入科學社群 科學maker 索取,期間為 7/10-7/20。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

科學影像的顯微鏡製作計畫目前專屬的科學社群 科學maker 已經有超過 4000 位朋友加入,分享觀測的顯微照片超過4000多幅,來協助製作科學儀器的朋友超過 百人,花整天的時間替更多人製作科學儀器,目前贈送超過 70所偏遠學校手機顯微鏡做為教育之用,除了個人使用外,也開始要協助如泛科學的科學活動或是台大的NTU博物館行動展示盒計畫等大眾的科學活動,也進入了國小,國中,高中,大學等校園數百所正式的學習環境,做為充實顯微設備與改善課程用,希望手機螢光顯微鏡的實現,能讓手機顯微鏡變的更有能力,走入實驗的現場,讓台灣有更好的科學實驗環境!

手機顯微鏡網站手機顯微鏡 & 科學maker,對手機顯微鏡有興趣的朋友,歡迎加入科學maker,一起使用與分享顯微鏡的觀測~

轉載自科學影像 Scimage

-----廣告,請繼續往下閱讀-----