為什麼機車白天還要開大燈呢？

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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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