Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

矽靈真的好壞壞嗎?關於矽靈的保養迷思

活躍星系核_96
・2018/01/24 ・3158字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

  • 文/Serrina Lin
    嗨!我是 Serrina!來自台灣的旅美科學家。專精於保養品配方研發與產品開發 為許多知名品牌量身打造配方以及擔任配方諮詢顧問。歡迎追蹤 Serrina Lin 的個人 網頁 與 臉書

矽靈是什麼呢?

首先,我們要認識到底什麼是矽靈呢?矽靈,稱為聚矽氧烷,亦稱矽酮或矽油,英文稱為 Silicone。是一種合成聚合物,由矽、氧主鏈 [-R2SiO-]n 和其他有機官能基所組成。當化學結構式中的 R 由不同的官能基組成時,就會延伸出不同的化合物,所以矽靈其實是一個家族的統稱。在保養化妝品與洗髮潤髮用品中常見的這一類化合物,英文的字尾通常會有 -cone 或者 -siloxane,例如:Dimethicone、 Cyclomethicone、Cyclopentasiloxane、Cyclohexasiloxane,等等的都是屬於矽靈家族的化合物。

矽靈的化學結構。 圖/wikimedia

我知道說到這裡,這麼多英文化學名,大家都已經看得霧煞煞了。之所以會提出這些英文原名的原因是,由於英文名字相近,坊間常把「 矽靈 」與天然元素「 矽 」搞混了。矽靈(Silicone)和矽(Silicon)是不一樣的,矽是一種天然元素,非化合物,多用於半導體與工業配件中。[註1]

依照目前國際間的科學研究,包含歐盟、美國以及日本等國,尚未發現矽靈對人體有危害性,也未發現矽靈會直接引起皮膚刺激、導致癌症、造成落髮等等的問題。因此在現行法規下,矽靈並未禁止使用於保養化妝品或洗髮潤髮品。

保養化妝品中的矽靈

矽靈的特性具防水性、潤滑力、光澤等等,雖然其本身並不具有任何滋養作用,但可以增加產品的防水性、柔軟、光澤,以及改善質地與觸感。所以經常被使用於保養品與化妝品中,例如:保濕乳液、晚安面膜、防曬、粉底、唇膏等等。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
矽靈本身並不具有任何滋養作用,但可以增加產品的防水性、柔軟、光澤,以及改善質地與觸感,所以經常被使用於保養品與化妝品中。 圖/By_Alicja_ @Pixabay

由於矽靈的上述特性可以在皮膚上形成一層保護膜,防止皮膚水分至表皮蒸發,降低皮膚的「經皮水分散失」(TEWL:Transepidermal Water Loss),達到皮膚鎖水的功效,很適合用來預防或改善因乾燥而受損的肌膚。如果你的皮膚是偏乾性膚質,生活環境是在歐美這種乾燥型氣候的國家,就很適合使用含有矽靈成分的產品。相對的,如果你是屬於油性膚質,基本上矽靈就沒辦法帶給你太多好處,也就不需要特地挑選含矽靈成分的產品。

要如何知道自己的皮膚狀況適不適合使用含矽靈的產品呢?給大家一個小秘訣,當你使用含有高比例矽靈成分的產品時(如:晚安面膜),你的皮膚往往會感覺到有一層好像洗不掉的薄膜,那就是矽靈提供給產品的觸感。如果那層薄膜給你的感覺是皮膚很有負擔、且不能呼吸,那就不建議你使用含矽靈的產品 ; 但是,如果你的皮膚不覺得負擔,反而有改善皮膚乾裂的現象,代表現階段你的皮膚過於乾燥,需要多使用具鎖水功能的產品。

矽靈也很常使用於藥品級的傷疤產品( Scar Treatments)中。當皮膚有割傷、創傷時,表皮的防禦保護功能受損,皮膚的經皮水分散失快速提高,這個時候皮膚需要一層保護膜以防止水分快速的流失,而矽靈就可以提供此作用。貼心的小提醒,嚴重的皮膚創傷,要如何使用傷疤產品,建議都要詢問過自己的醫師以及藥房的藥師,才會安全喔![註2]

洗髮潤髮用品中的矽靈

矽靈除了上述提到使用在保養化妝品中的特性外,還有具抗靜電力與高耐熱性,也因次很常使用於潤髮乳的配方中。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當我們洗髮後,頭髮的毛麟片間的油脂會被洗掉,此時的毛麟片會呈現打開的狀態,加上洗髮精的酸鹼度偏高(多使用陰離子界面活性劑 ),會使毛髮呈現負電的狀態,一堆帶負電互斥的毛髮與互相摩擦的毛麟片,就會出現毛躁且不服貼的頭髮。

矽靈的表面張力低,且具有好的潤滑力,可以在頭髮上形成一層很薄的保護膜,讓洗髮後不平整的毛麟片變得光滑柔順,但不油膩。同時它具有抗靜電的效果,可以讓頭髮柔順好整理。另外,它的高耐熱性,可以保護吹髮時的高溫可能會造成頭髮的傷害。

矽靈的抗靜電效果,可以讓頭髮柔順好整理。而它的高耐熱性,可以保護吹髮時的高溫可能會造成頭髮的傷害。 圖/By RyanMcGuire @Pixabay

矽靈在潤髮乳中有這麼多功效,那為什麼會成為大家所擔心的成分呢?原因是當廠商開始推出雙效 (洗髮、潤髮)合一的洗髮精時,就開始有人提出質疑,認為雙效合一洗髮精中的矽靈會無法洗淨,殘留在頭皮上,造成落髮或頭皮發炎等問題。但這些指稱,在科學檢驗與文獻依據上其實是相當薄弱的,大多屬商業競爭的手法。

目前各項研究,以及台灣衛生福利部藥物食品安全週報第 611 期 中,臺大醫院皮膚科蔡呈芳醫師指出:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

以含有矽靈洗劑洗頭後,雖有部分矽靈附著頭髮,但在使用約 5 次後其附著量就會達到平衡;而只要使用 1 次不含潤絲成分的一般洗劑清潔,大部分矽靈成分就可被清除。而頭皮發炎更可能是因為洗劑過於溫和,無法有效洗淨,並非矽靈引起。矽靈成分本身對頭皮的保濕力並不明顯,再加上矽靈無法為皮屑芽孢菌所使用,因此尚無引起脂漏性皮膚炎的科學依據。

由此可見,造成頭皮的許多問題,並不是因為矽靈的關係,關鍵在於「你是否有清潔乾淨你的頭皮」。不含矽靈或有加矽靈的洗髮用品,並沒有誰好或誰壞的問題,要回歸到個人護髮需求來做選擇。

如果你是因長髮導致髮梢油脂不夠而乾燥、或因為吹、燙、染等原因造成毛麟片受損的人,使用含有矽靈的洗髮潤髮產品是合理且安全的。至於,對於原本就是容易出油的油性髮質的人,含矽靈成分的洗髮潤髮產品,會顯得油膩不適。選擇適合自己的產品,並做正確且有效的清潔是很重要的,這才是擁有健康頭皮與亮澤秀髮的關鍵。

source:Licya @ Pixabay

矽靈 Q&A

Q 1:矽靈就是 Dimethicone 嗎?當產品說沒有矽靈是指沒加 Dimethicone 嗎?

A 1:矽靈(Silicone)是所有聚矽氧烷化合物的家族總稱,所以你並不會在產品的成分表上面看到矽靈(Silicone)這個名字,而 Dimethicone 是矽靈家族裡很常被使用於產品配方中的化合物之一。

由於很多消費者、甚至很多產商都只認識 Dimethicone,認為 Dimethicone 就等於矽靈。因此許多產商會宣稱沒有加矽靈在自己的產品裡,但其實他們只是沒有加入 Dimethicone 在配方裡,在產品成分表上面仍可以發現其他的矽靈化合物。這種銷售方法很容易讓有矽靈迷思的消費者買單,但卻是個不良的示範。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

Q 2:矽靈會進入皮膚裡而造成刺激嗎?

A 2:就如同文章前面所述,矽靈是聚合物,分子量大,無法進入人體皮膚裡被吸收,只能在皮膚表面形成一層保護膜。目前國際間的科學研究,也未發現矽靈會對皮膚造成刺激性。另一方面,矽靈並不具有任何營養價值,其主要功能是形成一保護膜,降低皮膚的經皮水分散失,提供皮膚鎖水與保護的功效。

Q 3:矽靈會對環境造成傷害嗎?

A 3:根據 台灣衛生福利部藥物食品安全週報第 611 期 報導中,單純的矽靈,是安全的,也不會破壞自然環境:

根據北美洲1994年開始執行的「矽靈對於環境、健康及安全的之監測」,大致上證實矽靈對環境及健康的影響,是來自其生產中殘留的不純物而非矽靈本身。目前關於矽靈成分的使用,尚未發現有其對人體有明顯危害性,且國際間,包含歐盟,美國及日本等國的管理規範,亦均未禁止使用於化粧品中。

圖/By itanapunyo @Pixabay

備註

  1. 補充一個題外話,因為天然元素「 矽 Silicon 」的關係,在電腦與電子半導體行業蓬勃的城市 – 矽谷才會被取名叫作 Silicon Valley,而不是 Silicone Valley 喔。
  2. 筆者之前有為傷疤產品做了一個專利的配方,大家有興趣可以參考:Patent Number US 9,226,890 Polysilicone Base for Scar Treatment ( Issued on January 5, 2016 )[1]。

參考資料

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  1. Patent Number US 9,226,890 Polysilicone Base for Scar Treatment ( Issued
    on January 5, 2016 )
  2. 台灣衛生福利部藥物食品安全週報第 611 期
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
活躍星系核_96
778 篇文章 ・ 128 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

1
0

文字

分享

0
1
0
ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。