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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

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  • 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。

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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。

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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:

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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。

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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

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  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
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活躍星系核_96
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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

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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。

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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。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

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。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

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)」:

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  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。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

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。

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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。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

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。

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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

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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