為什麼機車白天還要開大燈呢？

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

夜路走多了，總匯三明治；公路開久了，總會遇麋鹿（咦？）。

好啦，在台灣不管開車開多久，你都不太可能會撞到麋鹿，但若是在北美、西伯利亞或斯堪地那維亞半島這些高緯度的國家，那實在蠻容易碰上突然衝出來的「麋鹿驚喜包」，一不小心就可能造成車禍慘劇。

在瑞典，平均每天會發生 13 起左右的麋鹿車禍事件，可說是道路安全的一大難題。

於是，為了防止車輛被破壞、為了守護行車的和平，瑞典道路管理局贊助了一項碩士論文研究，希望可以找出減少車禍損害的方法；為此，研究團隊做出了非常可愛的鹿鹿……然後努力撞爆它！

（話說這篇論文的研究對象是肩高可達 2 公尺的那種巨型麋鹿，不是那個拖著聖誕老公公的可愛馴鹿，想知道兩者的差異可以看這篇：「鹿茸」是誰的茸？」）

想守護道路安全？首先，你需要一隻耐撞的鹿鹿

鹿鹿這麼可愛，怎麼可以撞鹿鹿？就算想要守護道路安全，我們也不能夠抓真麋鹿來測試對吧？於是乎，做出一隻既「真實」又「耐撞」的假麋鹿，變成了最重要的功課。

真正動手之前，首先要來蒐集一些背景資料。由於麋鹿本身的個體差異很大，要在野外觀察也較不容易，於是，本研究的作者 Magnus Gens 聯繫了科爾莫登野生動物園（Kolmården Zoo）和其中的獸醫，除了取得資料外，也近距離觀察了兩隻 3 歲左右、已馴化的麋鹿。

每年五月左右，當小麋鹿逐漸成熟、長到差不多一歲時，便會被麋鹿媽媽掃地出門。剛離開母親的小麋鹿們會有些懵懂、容易到處亂晃，也因此帶來交通事故的高峰時期。麋鹿雖然看起來笨重，但其實十分苗條，此外，當牠們被撞擊時，會呈現出「柔若無骨」的狀態，肩膀和骨盆的關節甚至可以用超乎想像的方式詭異地扭轉。而當牠們受到驚嚇或是卡在擋風玻璃上時，有時會劇烈掙扎，並對駕駛造成二度傷害。

親愛的，我為你打造了隻超強無頭麋鹿！

資料收集完成後，就準備要來實行「造鹿大業」了！

首先呢，假鹿的材質可得十分講究，需要耐用、容易取得又接近真實數據，千挑萬選之下，Magnus Gens 決定採用由 Trelleborg Industri AB 所製造的一款又軟又韌，約為蕭氏硬度（Shore）40° 的橡膠「RF 19 Red」。

Magnus Gens 共用了 116 塊橡膠搭配鋼製零件，打造出了超強大的假麋鹿，雖然它的外表實在是不太像頭麋鹿，畢竟沒有毛也沒有頭，不過呢，它能很好地模擬真實麋鹿的組織密度和柔軟度，也解決了舊有模型太硬、太脆而導致撞擊測試失準的問題。

接下來，Magnus Gens 找來了三輛舊車來進行撞擊測試，分別是 Volvo 245 和兩輛 Saab 9-5。關於這撞擊的結果呢，只能說非常令人滿意！因為撞毀的車輛看起來跟真正的車禍車輛看起來有 87% 像，實在是可喜可賀啊！

別小看假麋鹿的力量！交通安全從假麋鹿做起！

看到這裡，你或許會有點好奇：到底為什麼要花這麼多力氣去做假麋鹿呢？

Magnus Gens 表示，研發這種好做、容易維護又耐用的假麋鹿非常重要，因為它能在各個車廠進行車輛安全測試時發揮巨大效用。假設車廠們能根據相同條件進行反覆測試，便能為潛在的買家提供有價值的比較數據。另一方面，如果消費者開始重視相關議題、要求車廠進行安全測試，便能帶來更多資金和支援，進而打造出更加安全的汽車。

所以說，假麋鹿真的是非常重要而且影響深遠的存在啊！難怪在多年後的今天，這個研究能成功拿下 2022 年搞笑諾貝爾中的「安全工程獎」，讓我們感謝假麋鹿們的努力！

另一方面，除了麋鹿之外，世界上還有許多地方都苦於大型野生動物所造成的相關車禍；在澳洲有袋鼠，在非洲有駱駝，因此，相關需求始終存在。不知道，未來會不會有更多人開始研發假袋鼠、假駱駝呢？那想必又將會是一場有趣又有意義的奮鬥吧！

參考資料：

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:673368/FULLTEXT01.pdf

交通事故幾乎天天在台灣各地出現，加上近年受疫情影響，外送產業蓬勃發展，機車騎士經常面臨事故的風險。

台灣年輕人車禍事故逐年增加

根據交通部道路交通安全督導委員會的官方數據顯示， 18 至 24 歲年輕人的普通輕型及重型機車事故，有逐年增加的趨勢。

公路總局統計，在台灣領有機車駕照的人數多達 1497 萬人，其中 18 至 25 歲的年齡層中，持有機車駕照約 142 萬人，占總數將近 1 成。

學生與青年上班族大多以機車作為通勤工具，隨著持有駕照的人數增多，發生車禍事故的機率也跟著提升，年輕人騎乘機車相關的傷亡事故居高不下，這對於台灣人口高齡化現象有著相當程度的影響。

不只是台灣，全球年輕人正面臨車禍的危害

「全球交通事故正在剝奪年輕人的生命，並且持續成長，未有減緩。」

根據澳洲新南威爾士大學雪梨分校的一項新研究表明，與交通相關的死亡和傷害是全球年輕人的最大殺手——造成的死亡人數超過了疾病或其他傷害所造成的總數。

該研究結果發表於專業期刊 The Lancet Public Health《刺胳針全球衛生》上，為首次對全球 10～24 歲年輕族群進行統計分析，討論因交通意外傷害相關發生率及死亡率的綜合趨勢。

研究團隊以 2019 年全球疾病負擔（Global Burden of Disease, GBD）^[註1] 研究的最新數據，依照國家、性別、年齡組成（10～14 歲、15～19 歲、20～24 歲）、社會人口指數（Socio-Demographic Index, SDI；社會和經濟狀況密切相關的匯總指標）分層與人口健康狀況，分析了過去 30 年中 204 個國家的青少年，因交通事故意外傷害造成的死亡和失能調整生命年（Disability-Adjusted Life Years, DALYs；為測量疾病對人所造成影響的單位，指一個人因罹病而早夭或失能，所造成的生命損失年數）^[註2]，也就是：青少年因車禍而導致死亡或失能，所損失的生命年數。

註 1：全球疾病負擔（Global Burden of Disease, GBD）之研究始於 1991 年，由世界衛生組織、世界銀行及哈佛大學共同開發，以醫療經濟學的原理與方法，配合倫理學之公平原則，發展出 DALYs 新指標來測量疾病負擔。from 衛生福利部疾病管制署
註 2：死亡和失能調整生命年（DALYs） 相當於生命損失人年數（Years of Life Lost, YLLs）與失能損失人年數（Years Lived with Disability, YLDs）的總和。from 衛生福利部疾病管制署

結果發現，儘管自 1990 年以來交通傷害死亡率下降了三分之一，但在一些國家，青少年因道路交通事故造成的死亡人數仍在增加。

該論文主要作者，新南威爾士大學醫學與健康學院人口健康學院研究員，艾米佩登博士指出：「特別是在低收入和中低收入國家，與道路事故傷害相關的死亡和 DALYs，其絕對數量大幅增加，這表明有越來越多人口面臨受傷的風險。」

「車禍」問題，需要有更多的關注

該研究也指出，高收入國家近十年來的因交通事故造成的傷害和死亡率，其降低的速度有所減緩；與 1990 年至 2010 年間，每年下降 2.4% 的相比，2010 年至 2019 年間每年僅降低 1.7%。但也有像是澳洲這樣的高收入國家，在過去的 10 年裡，道路交通傷害率的下降基本上是停滯不前的，這也說明該國家對此議題缺乏關注。

對於低收入國家而言，交通事故所帶來的傷害也逐年嚴重，死亡人數的比例從 1990 年的 28%（271,772 人中的 74,713 人）增加到 2019 年的 47%（214,337 人中的 100,102 人）。

佩登博士提到：「低社會人口指數 （Low socio-demographic index）國家，正在應對快速城市化所帶來的挑戰，因此，年輕人面臨更大風險的道路交通和其他類型的傷害。」

為了道路安全，我們應該採取行動

「讓道路更安全並不一定需要激進的解決方案，只需要做出更強有力的承諾來促進安全的使用道路行為。」

與其他青少年死亡原因相比，在預防道路交通傷害的資源仍然不足，與全球其他公衛議題相比，車禍的問題缺乏關注與改善的資金。

正式駕照、最低飲酒年齡、繫安全帶和配戴安全帽等相關法規規定，以及現在學校普及的道路交通安全教育，都已證實可以有效的減少道路交通事故傷害。

接下來我們要做的應該是促進積極的交通基礎設施，並將兒童和青少年的道路安全需求放在首位。進一步策畫一些簡單、負擔得起且行之有效的措施，來減少車禍事故；在加強全球道路安全的同時，進一步保護青少年遠離可預防的傷害。

參考資料

1. Road injuries are killing young people, and it’s hardly slowing down—ScienceDaily
2. Amy E Peden et al. Adolescent transport and unintentional injuries: a systematic analysis using the Global Burden of Disease Study 2019. The Lancet Public Health, 2022; DOI: 10.1016/S2468-2667(22)00134-7
3. 台灣機車事故年奪數百性命，恐加劇少子化國安危機？
4. 交通部道路交通安全督導委員會—道安資訊查詢網