夏日防蚊大作戰：防蚊液真的都有用嗎？又該怎麼使用呢？

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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A 編按：夜深人靜，惱人的嗡嗡聲伴我入眠，我試著用「物理方法」解決問題，但敏捷不夠的我，只是連續搧了自己好幾個巴掌，摸著紅腫的臉頰，我點起了床頭的電蚊香。

　

《用科學拯救怦然崩潰的髒亂，這樣的掃除你洗翻嗎？》專題為你介紹驅趕蚊子的各種方法，【化學或生物屏障】將介紹防蚊液的機制與捕食蚊子的動物，以及讓蚊子找不到你的「氣味隱形斗篷」！

「嗡嗡～嗡⋯⋯啪！」上一篇文章裡，我們整理了一些利用物理特性吸引蚊子並集中管（ㄆㄨ）理（ㄕㄚ）的裝置，如捕蚊燈、電蚊拍以及腿毛（？）。然而，驅蚊的方法百百種，除了這類型的物理防禦，我們還有魔法防禦；不是，我是說，其他實用或歪樓的妙招。

• 延伸閱讀：打斷蚊子從登陸到吸血的SOP，跟惱人的嗡嗡聲說掰掰！【物理防禦篇】

防蚊液為什麼能驅趕蚊蟲？

首先要談到的，就是大家比較熟悉的防蚊液或驅蟲劑 (insect repellent)。人的皮膚會排放二氧化碳與汗水等物質，進而吸引蚊子靠近，而這類化學製劑最主要的作用，就是干擾蚊子的嗅覺，從而阻止牠們獲取人們的身體資訊。如此一來，我們就能在蚊子大軍面前用招搖又機車的表情告訴他們：「你找不到我，ㄌㄩㄝ～」

雖說坊間的防蚊液各有千秋，每個品牌也都有他們獨特的配方，但終歸不出幾項有效成分。以人工合成成分來說，最常見的莫過於敵避（diethyltoluamide, DEET，即避蚊胺）和派卡瑞丁 (Picaridin)，這兩個成分同時也是美國疾病管制局 (Centers for Disease Control and Prevention, CDC) 所建議最有效的驅蟲成分之一。^[1]

根據 CDC 官方資料，雖說含有 DEET 和派卡瑞丁的防蚊產品，普遍不會對一般人、孕婦甚至兒童的健康造成負面影響（尤其是 DEET，市面上能購得的濃度甚至高達 100 ％），然而，這些產品仍可能對皮膚造成不適，須謹慎使用。另外，這些物質會經由皮膚吸收並透過尿液排除，因此也不建議直接對皮膚塗抹，而是噴灑在衣服上，或至少隔一層乳液或底霜。畢竟，我們只是要讓蚊子無法分辨氣味，沒必要把自己搞得那麼不美味（Ｘ）。

純天然的選擇：精油

雖說這些成分確實能降低蚊子找到你的機會，然而，畢竟是要塗在皮膚上的東西，這些物質是否有效、可靠又安全，也是大家相當關心的事。

有些人對合成成分敬而遠之，並尋求植物精油的協助，像是檸檬、香茅、天竺葵、尤加利、丁香、苦楝油和薰衣草等，都是常見的驅蚊用油，加上口味選擇多，深受廣大民眾的喜愛。另外，美國國家環境保護局 (Environmental Protection Agency, EPA) 也列出幾種經測試可用在皮膚上的有效成分^[2]，如檸檬尤加利精油中所萃取出的檸檬桉醇 (p-Menthane-3,8-diol, PMD) 與貓薄荷（咦，養貓兼顧驅蚊？但重點是要種貓薄荷），當然也包含先前所說的 DEET 跟派卡瑞丁。

然而，每個人的身體對這些味道的「接受程度」不一樣，也不能期待每個人都熟諳精油化學，有些成分用多了甚至會損害肝臟，因此，直接使用有經過政府或 EPA 認證的噴防蚊液，還是相對保險的做法。

那些以蚊子為食的動物

如果你不是很擅長充滿神秘氣息的精油調配，或天生就不是個好園丁，種什麼死什麼，那你也可以評估自身狀況，養會吃蚊子的動物（千萬別指望天竺鼠，吃蚊子不是他們的工作，pui pui 才是）。不過，我真的不建議為了這個理由養一隻寵物，畢竟這是一個很大的責任，大家還是看看笑笑就好。

許多動物都會吃蚊子^[3]，像是紫崖燕 (Progne subis)、家燕 (Hirundo rustica) 等鳥類，或是藍鰓太陽魚 (Lepomis macrochirus)、紅耳龜 (Trachemys scripta elegans)、蝌蚪等魚類或兩棲類動物。如果心臟夠大、環境也允許的話，也許可以考慮養一些蝙蝠、蜘蛛、壁虎、蜻蜓等另類選擇。

石墨烯做的「氣味隱形斗篷」也能發揮防蚊奇效

有些人不僅不善於園藝，也不諳畜養之道，但這些都不打緊。如果你剛好是個愛好手作之人，不妨考慮看看接下來這個點子——氧化石墨烯 (graphene oxide, GO)。

美國布朗大學工程學院 (Brown’s School of Engineering) 研究人員在 2019 年時曾於《美國國家科學院刊》(Proceeding of the National Academy of Sciences, PNAS) 發表一項研究^[4]，他們讓受試者手臂皮膚部分暴露，並觀察實驗蚊蟲在一般紗布 (cheesecloth) 與塗有 GO 的紗布上，如何對眼前的鮮肉「大快朵頤」。

結果，蚊子大軍似乎對蓋著 GO 紗布的肉肉們敬謝不敏。研究解釋，由於 GO 是相當強大的分子屏障，基本上連氦原子都難以滲透過去，遑論 CO₂ 與汗水等吸引蚊子的化學訊號；也就是說，GO 的存在彷彿是一件「氣味分子隱形斗篷」，穿上它，蚊子就別想找到你。

另外，研究人員也在 GO 外部沾染汗水的氣味吸引蚊蟲叮咬，發現 GO 堅韌到無法被蚊子的口器戳穿，但如果讓 GO 薄膜吸收水分，它就變得比較柔軟，蚊子們就能乘虛而入。目前，研究人員仍在尋找穩定 GO 的方法，希望無論乾濕，它都能對抵禦蚊子口器的襲擊。不過能確定的是，如果不要白目把汗水塗在外面，穿上隱形斗篷蚊子根本也找不到你啊！（吶喊）

驅逐蚊蟲的方法與設備何其多，族繁不及備載，但它們的原理，主要還提高蚊子登陸＋吸血的難度。只要用對材料或方法，你也可以告別那些嗡嗡聲響不停的夜晚！

參考資料

1. Mosquito Joe. “What Eats Mosquitoes? The Predators of Peskiness!” Mosquito Joe, 30 Jan 2020.
2. Centers for Disease Control and Prevention. “Protect Yourself and Your Family from Mosquito Bites.” Centers for Disease Control and Prevention, 7 Dec 2020.
3. Environmental Protection Agency. “Skin-Applied Repellent Ingredients.” Environmental Protection Agency.
4. Castilho, Cintia J., et al. “Mosquito bite prevention through graphene barrier layers.” Proceeding of the National Academy of Sciences, 10 Sep 2019.
5. Fullscopepestcontrol. “Animals That Eat Mosquitoes.” Fullscopepestcontrol, 2019.
6. “Insect repellent.” Wikipedia.
7. Pease, Jill. “UF study offers more evidence that DEET is a safe way to ward off mosquitoes.” UF Health, 26 May 2020.
8. Picaridin General Fact Sheet.” National Pesticide Information Center.
9. Siegmund-Roach, Sherilyn. “A Guide To Essential Oil Safety.” Herbal Academy, 6 Apr 2015.
10. 郭世文，〈關於蚊子的一些事〉，《科學發展》，2011 年 5 月。