小時候的自然科學課都有做過一個小實驗，
就是把鐵沙放在一張白紙上，然後放上一塊磁鐵，結果原本散佈在紙上的鐵沙就開始凝聚，形成有規則的線條。這些線條就是受到磁鐵的磁場所吸引，沿著磁場的方向排列出柱狀的結，隨著磁鐵方位的不同，有的平躺，有的則是直立於紙上。
近年在國際漸漸竄紅的比利時設計師凡德威（Jolan van der Wiel）利用了這個原理，將「鐵磁流體（Ferrofluid）」參雜了凝固劑，先用強力磁鐵塑形，再讓它慢慢凝固成為可用來當做家具的結構。
太有創意了！生活中的小科學也可以應用到藝術設計上呢！
下面是凡德威描述他創作的方法：
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。
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：
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：
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。
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）」：
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。
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：
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。
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：
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。
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
討論功能關閉中。
現代人很難想像沒有提款機的生活，但提款機其實是從 1970 年代才開始流行。世界上第一台提款機是約翰．雪伯巴倫（John Shepherd-Barron）所發明的，安裝在大倫敦區的恩非市（Enfield）。
如今，隨處可見的自動櫃員機讓民眾可以一天 24 小時便利存提款，不須到銀行排隊。但在方便的背後，提款機其實要執行許多困難的把關工作，才能維持服務品質；像是提款機必須檢核使用者的身分、卡片的真偽，還要調閱你的帳戶資訊，才能執行正確的交易，同時更要保護提款機裡的鈔票，以免被歹徒盜取。
提款卡背後的磁條，看起來是一條實心的黑色長條，實際上卻是由上百萬個微小的磁鐵所組成，每個小磁鐵各有不同的極性，經由兩組磁頭讀取後，解讀為二進位碼資料。第一組磁頭先確認卡片真偽，接著第二組磁頭才會讀取帳號和密碼，並比對你輸入的數字。
密碼確認後，櫃員機會自動連結到銀行網路，接收傳回來的訊號，再針對機器內部的出鈔系統下達一連串指令，然後由提款機完成剩下的存提款交易。如果提款人不小心忘了把鈔票拿走，新型的櫃員機會在一段時間後把鈔票回收，以免用戶蒙受損失。
提款機經常成為罪犯覬覦的目標，有幾種常見的詐騙手段可以輕易偷取你的卡片資料，其中最常見的是卡片側錄器，安裝在提款機上就能偷偷記下提款人的帳號資訊。通常歹徒還會搭配隱藏式攝影機，將之鎖在櫃員機上方，或安裝在附近，用以拍攝輸入密碼時的手部動作。另一種越來越常見的詐騙手法是盜卡陷阱，利用特殊裝置讓卡片卡在機器裡出不來，等提款人離去後歹徒就可以取走卡片。為了避免成為受害者，警方建議民眾使用提款機時要提高警覺，隨時注意是否有不尋常的狀況，並盡量使用固定的提款機，就能識破詐騙手法。輸入密碼時也一定要設法遮蔽，並小心在提款機附近出沒的可疑人士。
本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第 23 期（2016 年 08 月號）
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小時候的自然科學課都有做過一個小實驗，就是把鐵沙放在一張白紙上，然後放上一塊磁鐵，結果原本散佈在紙上的鐵沙就開始凝聚，形成有規則的線條。這些線條就是受到磁鐵的磁場所吸引，沿著磁場的方向排列出柱狀的結，隨著磁鐵方位的不同，有的平躺，有的則是直立於紙上。
近年在國際漸漸竄紅的比利時設計師凡德威（Jolan van der Wiel）利用了這個原理，將「鐵磁流體（Ferrofluid）」參雜了凝固劑，先用強力磁鐵塑形，再讓它慢慢凝固成為可用來當做家具的結構。
太有創意了！生活中的小科學也可以應用到藝術設計上呢！
下面是凡德威描述他創作的方法：
想像以下這個情境：經過了一週的辛苦工作，你接受同事的邀約來到了酒吧，想在 Friday night 輕鬆一下。入座之後，你發現吧台上有位女子獨自一人。她身材姣好、面容清秀，不像是會來到酒吧的氣質，她肯定是遇上了什麼困難。她一個人在這裡喝悶酒，你的好同事們當然也都注意到了。而年過三十又沒有交往對象的你理所當然地擁有優先權，就在眾人的慫恿下，你鼓起勇氣緩緩地走向吧台。
「兩瓶啤酒！」你對酒保這麼說，希望輕鬆一點的飲料能帶來放鬆的氣氛。她向你看了一眼，似乎對陌生人的接近有點意外，但並沒有展現排斥的神情。你也就順勢地坐到她的身旁。接過啤酒後，你拿了開瓶器豪氣地開瓶。不料！這啤酒外表看似冰山，其內在卻是座火山！源源不絕的泡沫自瓶口不斷湧出，流滿了桌子，灑滿了褲子。在混亂之中她嚇得跳離你三步之遙，你慌張地看向酒保卻又壓抑不住心中的羞憤，回頭看看那群損友早已笑得人仰馬翻，你認為這一定是他們早已安排好的惡作劇……。
啤酒開瓶時，大量的二氧化碳泡沫湧出瓶口是偶爾會碰上的情形（而且是在未經搖晃的情況下）。這種現象的產生，是啤酒在釀造時，其主要的原料－麥，遭受到真菌感染所致，而這些貼附在大麥表面的真菌，其表面富有疏水蛋白。在釀造的過程中，這些疏水蛋白會吸附發酵時所產生的二氧化碳。當啤酒中含有過多的二氧化碳，開瓶時就會有大量的泡沫湧出。釀酒廠為了因應這種現象，會加入啤酒花萃取物（hops extract）作為抗泡沫因子（antifoaming agent），它們運作的原理是能較二氧化碳優先與真菌表面的疏水蛋白結合，被搶走位置的二氧化碳也就不會在啤酒中留下那麼多了。
以使用啤酒花萃取物為基礎，位於比利時的食品科學家近日更開發了除去泡沫的新技術－利用磁鐵。他們發現，在啤酒釀造時施加磁場，能將這些作為抗泡沫因子的啤酒花萃取物化分為更小的粒子，如此一來便能有效地提升與疏水蛋白的結合（分子更小、表面積增加的原理），也更能夠避免啤酒泡沫失控。
研究團隊將於下個月份的《食品工程期刊》（Journal of Food Engineering）中發表此研究結果。當這個方法真正運用在釀造啤酒時，其極佳的效率可令製酒商減少啤酒花萃取物的添加，而這對於降低成本相當具有潛力。研究團隊表示，在未來的研究中，希望能達到在工業生產的尺度下，單以施加磁場就能夠減少泡沫形成的結果。
所以說囉，當下次再遇到啤酒噴發的情形，切記：莫急、慌莫、莫害怕。保持鎮定，將溢出的啤酒清理乾淨後，你大可以從容地分享啤酒暴走的原理。如此一來不但展現了氣度，避免錯怪朋友，更能夠散發身為一個科學青年的無窮魅力。
參考資料：
