為什麼Jeremy Lin(林書豪)總是跟其他紐約尼克隊隊員撞來撞去、抱來抱去？

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

偷偷練習射籃應該是很多愛打籃球朋友的共同記憶，除了一次一次練習手感以外現在又有了新的工具－把投籃的教練裝戴手臂上!

影片中介紹一種特殊的袖套，內裡裝設加速裝置，可以偵測手臂與手腕的運動，所以投球的速度跟軌跡可以由袖套所收集的數據加以估計，然後即時用聲音或是光來給運動員回饋。雖然這樣的工具還未能全面幫助練習籃球上，不過以往的運動分析都是在運動資料以攝影機或是局部的感測器擷取後，再慢慢分析運動員的姿勢來改正。這樣的新工具開啟了一種新的可能性，假如配合上更多元完整的動作偵測分析與環境條件，或許將來有一天只要裝上特定的運動服裝，就可以自動學習，看見查克拉的流動，慢慢精通各種運動的竅門。

轉載自科學影像scimage

恭喜台灣代表隊（如果你想稱中華台北代表隊，也行）在亞洲籃球錦標賽進入四強，而且是大逆轉擊敗超強對手中國隊（如果想稱大陸隊，也行）！

http://www.youtube.com/watch?v=GU6OkAgFM2o

我是沒看比賽啦…一方面是在忙，另一方面，雖然不科學，但因為過往經驗顯示只要我有看球，台灣隊都會輸，所以也就養成了不看現場轉播的好習慣 XD  不過籃球真的是我從小到大唯一認真玩過，也唯一能持續的運動，林志傑、田壘、曾文鼎、蔡文誠、戴維斯(Quincy Davis)等名字跟人都還對得起來，所以比起職棒復興、高球、網球選手在國外發光發熱等消息，這場勝利真的讓我振奮不已。

回到主題，我想認真問各位，你認為這屆的的代表隊跟過去有哪些不同點？而這些不同點真的會影響成敗嗎？

球員不同、或心理素質不同、教練不同、或戰術不同…這些當然都是差異處，但我想要的答案是更科學、更量化一點的，我認為這樣的答案或許可以幫助台灣隊更清楚自己贏在哪裡。

舉例來說，比起之前，本屆代表台灣出賽的球員在練習過程以及在前幾場，彼此之間是否有更多友善的肢體碰觸？例如這篇提到：

UC-Berkeley 的心理學家Kraus等人就好奇地想知道籃球隊友之間的身體碰觸頻率、次數，跟球隊整個球季表現是否有關。他們針對2008-2009 NBA例行賽的前兩個月中，球員在球賽中與隊友的碰觸次數加以計算，然後再與之後各隊的例行賽表現做比較分析。

結果他們發現，隊友之間互相碰觸愈多，球隊的表現就愈好！這些球隊得分多、失分少、傳球跟助攻都多，更有效率，贏得更多球賽。而即使研究者將其他變因移除，像是NBA專家的球季前預測、樂觀程度、球季初的表現、以及球隊薪資等，隊員間的碰觸次數依然可以用來預測球隊表現。

再者，球員們傳球是否比較多？例如這篇提到：

美國明尼蘇達大學 (University of Minnesota, Twin Cities) 的Brian Skinner利用簡單的機率模型預測最佳的投籃時間，並比對2006到2010年間，共4,720場NBA 賽事的非官方數據。

……………..

A隊加倍傳球速度的優勢，不是來自於相對加倍的投籃率，而是藉由增加最佳投籃的選擇機會來提升進攻效率。另外，Brian Skinner 也指出，NBA球員也不傾向在進攻時間內太早出手投籃。

球員睡得是否比較飽？這看單看比賽實在看不出來，但可能也是影響比賽的關鍵，例如這篇提到：

任職於史丹佛睡眠實驗室(Stanford Sleep Disorders Clinic and Research Laboratory)的Cheri Mah Mah與睡眠專家William Dement合作，他們的研究對象為11名無睡眠困擾的大學男籃球員，觀察在兩個球季間球員們睡眠時數增加對運動表現、反應時間和白日睏睡度的影響。一開始先讓球員維持平常的睡眠作息（每晚睡6到9小時）二到四周，接下來增加睡眠時間至每晚10小時並維持五到七周，期間也要求禁止攝取酒和咖啡因。結果發現：球員們在睡眠時數增加後短跑速度變快、投籃命中率提升9個百分點、疲勞程度下降，且球員們也都覺得自己在場上的表現變得更好。

除此之外，當然還有很多可能影響的變因，若能全面地調查跟研究，應該可以找出有趣的結果。

如今被視為是大數據（Big Data）的時代，很多人也都會利用各式各樣的穿戴式運算來「量化自我」（Quantified Self），例如戴著可以偵測多樣體能狀態，並同時紀錄跟提醒配戴者的手環等。我並不知道台灣的SBL或籃球國手培訓是否已經用上大數據的概念（我猜是沒有啦），但我期待台灣隊大勝中國隊並進入四強帶起的這波籃球復興熱潮，可以激發研究者深入探究，提出解釋，為這次的好成績提供更多足以驗證的佐證資料，也為未來的勝利打下基礎。

當然，也希望有運動科學相關領域的專家夥伴加入討論，我很想知道還有哪些國內外的研究針對籃球運動，提出了有趣的科學解釋或發現。

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