機車為何不該在過彎時煞車？用「合力圓」算給你看

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

• 文／黃嘉聖│ 財團法人車輛研究測試中心技術服務處

2017 年機車強制配備的「晝行燈」

不知您是否有發現，在路上行駛的汽機車多了些許亮點，遠遠的就能發現白色的燈？其實這是 2017 年交通部對於新型式機車所規定強制配備的晝行燈（Daytime Running Light, DRL，又稱為日行燈），新型式的小型汽車則會在今年強制配備。所謂晝行燈是指汽機車在電源開啟或引擎啟動後，車輛前方就會自動點亮的燈具。

或許會有個疑問，為什麼汽機車要強制安裝晝行燈呢？其實世界各國在個人交通工具的數量增長的狀況下，發生交通事故的數量也隨之升高，於是歐美等先進國家開始研究如何降低交通事故的發生率，尤其在降低日間行駛所發生的交通事故，晝行燈就是其中一項非常重要的因素，愛爾蘭道路交通局[1]的研究數據指出車輛使用晝行燈可以減少 15% 的死亡交通事故、10%的重傷事故、5% 的輕傷事故。

既然晝行燈可以降低交通事故發生率，但如果您的車輛是舊車型（可能沒有配備晝行燈），其實是可以在車輛發動後就將大燈開啟，其效用也等同於配備晝行燈。國外在尚未強制配備晝行燈時，也是大力推廣白天保持開啟大燈。在白天開大燈行車時，由於大燈與道路背景的差異對比提高了車輛的可被視性，也就是說更容易讓其他用路人發現該車輛的存在，而且由於光的照射特徵會讓其他用路人產生該車輛較近的感覺，進而保持較大的安全距離，可減少交通事故發生的機率。

沒有晝行燈，就開大燈吧！

從機車防禦駕駛的層面來說，機車白天保持開大燈更是重要，因為機車體積小且只有兩輪，當其他用路人未與機車保持安全距離，或可能做出沒有考慮到機車的駕駛行為時，可能導致機車因此受到驚嚇做出急煞閃躲等反應動作 [2]，將大大增加摔車風險。所以為了提升自身機車的能見度，保持開大燈是建議機車上路必備的動作，讓其他用路人更容易發現並注意到你（機車）。

如上圖的機車保持開大燈可以縮短其他用路人看到機車的時間落差，提早注意到機車的存在，有效縮短其他用路人的反應時間避免事故發生，機車在道路上與其他汽機車同方向行駛時，在對方後視鏡出現的光點可以第一時間反應後方有台機車，進而在路口轉彎或者是汽車在路邊開啟車門時考慮到後方機車的存在；當機車進入較小的道路或巷弄內時，保持開啟大燈更可以提醒對向迎面而來的汽機車，或是行人、自行車等注意到您的出現，尤其是平時較少車輛進出的狹小路段，只要一個光點就能提醒對方提早因應您的動態，避免因為沒注意、一個不小心的動作發生意外。

天色或能見度不佳請開啟大燈，這是一般人知道的安全觀念，但事實上遇到天色或能見度不佳時，很多人都會忘了開燈。保持開大燈能在陰暗的雨天或者晨昏能見度不佳時，或是夏日突然的午後雷陣雨造成的視線不良，提供一層忘了開大燈的保護作用。為了提升自身安全，建議用路時充分發揮防禦駕駛的用路精神，也就是「認知危險、預測危險、避開危險」的用路態度，認知視線不佳的危險、預測其他用路人可能看不見的危險、避開他人可能疏忽或不小心所引發的事故危險。

注解：

1. Ireland Road Safety Authority, DAYTIME RUNNING LIGHTS Public Consultation
2. 機車防禦駕駛──如何避免機車在彎道煞車時的不穩定危險

本文出自財團法人車輛研究測試中心；原文標題《機車族自保 保持開大燈讓你被注意》，如需轉載，歡迎與車輛中心聯繫。