扶老攜幼自己的家人自己救：擬定災害之「家庭逃生計畫」——《打火哥的30堂烈焰求生課》

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

這是個從生活經驗中衍生出的成語。煽風，指煽動風勢；點火，指點燃火種。將火種點燃，再用扇子煽它，就會冒出火光。如今家家使用瓦斯爐，只要轉動開關，引燃瓦斯，就會冒出火來。火力大小，可以隨心所欲。然而從前可不是這個樣子。

章老師小時候，農村大多使用燒柴火的爐灶，城市大多使用煤球爐。章老師住在城市，讓我打開記憶的匣子，談談煤球爐吧。

煤球是用焦炭碎屑，調上些泥巴，用模子製成的短柱體，上頭有許多上下通透的孔洞。煤球爐是用紅泥或黃泥做的，爐壁很厚，有個火門，用來煽火。使用煤球爐時，先在爐內放些廢紙和劈碎的柴火，做為火種。再點燃廢紙，引燃柴火。待柴火燒旺了，再把煤球放上去，然後從火門用力煽風，煤球就會慢慢地點燃了。

使用柴火的爐灶，也是一面放柴火，一片煽風。如今到野外露營，也是點燃枯枝敗葉後猛力煽風。這個自古就有的生活經驗，不期然地衍生出成語「煽風點火」，比喻鼓動慫恿，藉以挑起事端。這個成語和「推波助瀾」、「興風作浪」的意思差不多。好了，讓我們造兩個句吧。

選舉期間政客們煽風點火，吸引選民們注意。

野心分子從旁煽風點火，釀成這次暴力事件。

扇風點火的科學原理

接下去要談談煽風點火的科學意涵。燃燒，其實是一種劇烈的氧化作用，所以必須要有氧氣。空氣中約含21%的氧，我們用力煽火，就是灌進更多的空氣，助長燃燒。

可燃物的燃點不一，有的低，有的高。以章老師小時候使用的煤球爐來說，作為火種的廢紙，用根火柴就能點燃，其次是劈碎的木柴，再其次是煤球。煤球那麼不容易點燃，如果煮完飯還沒燃盡怎麼辦？有辦法，只要關上火門，讓空氣進不去，氧氣供應不足，燃燒就會慢下來，變成將熄未熄狀態。煮下一餐時，只要打開火門，就會復燃了。

通常煮完晚餐，關上火門。第二天早晨，打開火門，在將熄未熄的煤球上，疊上一個新煤球，再連續煽風，就會引燃新煤球，然後用煤球夾，把舊煤球夾出來，換上新煤球。因此，新舊煤球套著用，不必天天生火。

章老師曾當過老師，有次學生不小心把酒精燈打翻了，引起實驗台著火，有人急忙去拿滅火器，章老師不荒不忙地用條吸滿水的大毛巾蓋上去，火立刻熄滅。這可不是變了什麼戲法，而是阻斷了氧氣所致。

燃燒，是可燃物與氧（助燃物）作用的結果。阻斷氧氣供應，可燃物就燃燒不起來了。滅火器有很多種，原理都是阻斷氧氣供應。

滅火器是1816年英國人曼比發明的，到了19世紀末，開始使用碳酸-硫酸滅火器。滅火劑是碳酸氫鈉（小蘇打）溶液，和一小瓶開口向上的硫酸。使用時把滅火器倒過來，硫酸和碳酸氫鈉混合，立即產生大量的二氧化碳，從噴口噴出來。二氧化碳非但不能助燃，噴出的泡沫還會阻斷空氣中的氧氣，火當然就燃燒不起來了。

求生隨堂考：

WOW！這是全亞洲最大的彩虹 party！音樂進入最高潮時，舞台兩側朝台下群眾噴灑出一片七彩的玉米粉煙霧。剎那間，七彩炫麗景象忽然成了一片火海，原本的歡呼轉為震耳欲聾的慘叫。如果你身在其中，身上沾染的彩粉燒了起來，這時你該如何讓身上的火熄滅？

A. 一邊拍打身上著火處，一邊盡快逃離此處。
B. 躺在地上，來回滾動。
C. 待在原地不動，雙手遮住臉。
D. 請旁人用手邊飲料幫忙滅火。
E. 請旁人用衣服幫忙拍打。

【答案請見文末】

現場直擊

一場號稱全亞洲最大的彩虹 party，現場滿是繽紛的七彩玉米粉，歌手在舞台上賣力演出，群眾們個個光著腳丫踩踏地上，在炫麗的燈光陪襯下扭動肢體。晚上八點半，派對進行到最高潮，台上工作人員索性打開所有加壓的彩粉鋼瓶，一股腦的向熱情的觀眾噴發，為這熱情的彩虹 party 畫下完美的句點。

忽然間，台下閃過一大片強烈火光，同時伴隨著轟然巨響，整個舞台邊緣遭烈焰吞噬。大家都還沒回過神來，現場已經多處起火，超過五百人捲入火舌之中，原本歡樂的舞池瞬間變成烈火灼身的人間煉獄。

痛苦掙扎的尖叫聲不斷響起，群眾爭先恐後逃離舞池。舞台前排已經有人昏迷倒地，有人被現場可怕的景象嚇得拔腿狂奔，還有人全身著火、奮力掙扎……。但悲劇之神仍不罷手，零星火焰持續引燃部分在地上飄動的彩粉，踩過的腳印揚起的火舌張牙舞爪，像是要把人們再次拖回這個煉獄。

消防局接獲報案後，緊急救護人員陸續抵達現場，滿山滿谷的傷者痛苦地哀號著，有的躺在地上，有的坐在游泳圈上或水桶、推車上，傷勢較輕微的人則泡在環狀戲水池裡降溫。地上充斥著一攤攤血水，彷彿控訴著這場悲劇是多麼的痛徹心扉！

出於善意的滅火，可能使他人傷得更嚴重。

二○一五年某日晚間，知名遊樂園發生極其嚴重的粉塵火災（不是粉塵爆炸），由於現場群眾幾乎身著泳裝且赤腳，當玉米粉塵瞬間燃燒時，全身上下都暴露在粉塵火焰中。

一批批救災、救護人員全速趕到現場實施急救及傷患後送，用盡一切努力進行搶救，希望從鬼門關前拉回每一條珍貴的生命。然而，這場火災最終還是造成十五人死亡、四百八十四人燒傷，是台灣有史以來最嚴重的大型活動災難事故。

意外發生後，電視新聞密集追蹤報導傷患的救治情況，更天天上演著如何究責活動廠商，以及哪位政府官員應下台負責。但我們最需要知道的應該是：假設自己當時在現場或未來遭遇類似情況，例如自己或旁邊的人身上著火，當下可以做什麼、又該避免做什麼。而在此近五百人傷亡的意外背後，又是什麼原因加劇了傷害的嚴重度？

逃生禁忌：著火逃跑如同火上加油

當身上著火後，人在疼痛或有生命危險時總會本能地想逃離現場求生，但以前述個案的情況來看，奔跑反而會造成空氣及粉塵的劇烈擾動。因為無論是奔跑或身體扭動、揮動肢體，都會加速新鮮空氣的供應，使身上的火勢燃燒得更劇烈。

另外，在奔逃的過程中，腳步會揚起原本疊積在地上的粉塵，引發燃燒，因此造成許多傷者的腿部、腳掌皮膚剝落，露出鮮紅的真皮底層。簡單地說，在那種情境下奔跑會帶動更多飛散的粉塵及新鮮空氣，加劇身上火勢的燃燒與擴大，如同火上加油。

不正確救援：錯誤滅火將加劇燒傷程度

看到有人身上著火而痛苦時，或許會覺得自己該做點什麼來救對方。那麼該用什麼方式救火呢？滅火器？用水潑？還是脫下衣物拍打？我們看看這些方式分別會發生什麼事。

首先，回到前面的案例。當時現場確實有人拿滅火器嘗試往台下滅火，然而噴出時帶動了強烈氣流，同時吹起地上堆積的玉米粉塵，結果滅火反成了助火。瞬間，被噴灑的區域從零星火苗變成一片火海，造成更多人受傷。

其次，當時的舞池是已抽乾的游泳池，根本沒有充足水源能直接浸泡，因此有人以手上的飲料淋在身上降溫。但如此微量的水碰觸正著火高熱的身體，不僅無法滅火降溫，水還會瞬間汽化為水蒸氣，進一步擴大燒燙傷區域，結果變得更嚴重了。

第三，當時有人脫下自身衣物想拍熄他人身上的火，但由於溫度太高而無法靠近，只能抓住衣服一角，隔著一段距離朝對方身上猛揮舞拍打。但這個動作就像奔跑會造成的影響，反而帶動更多空氣幫助粉塵燃燒，使得著火者身上的火燒得更旺盛。此外，由於拍打力道大，很容易黏住或撕碎傷者已燒傷的皮膚，造成更嚴重的傷害。

面對火災，儘管出於一片熱血或直覺去滅火，但錯誤的滅火方式將使他人傷得更重。

保命策略：摀住臉部，站在原地，不要亂動

逃跑很慘，滅火更慘，那究竟該怎麼辦？

玉米粉的粒子其實很小，雖然看起來燒得很猛烈，但很快就會燒光熄滅，而且它必須接觸到流動的空氣或飄散在空中才會燃燒。因此如果身上著火了，為了降低傷害就只能做一件事，即「摀住臉部，站在原地，不要亂動」，這是唯一最佳的生存策略。

• 「摀住臉部」是為了隔絕臉部周圍空氣，避免顏面燒傷，造成呼吸道、五官等損壞，並減少吸入性嗆傷。
• 「站在原地」是因為奔跑會加速空氣流動、揚起粉塵，造成身上火勢擴大。「不要亂動」也是避免因肢體揮舞，使得身上燃燒的粉塵再度與空氣接觸燃燒。

燒燙傷已經造成，但別再擴大嚴重程度，這是唯一能讓身上的火盡速熄滅、燒傷程度降到最低的方法。要注意的是，因粉塵造成身上著火絕不能採取「躺、滾」等動作，會因此掀起堆積在地上的玉米粉，原本身上的局部燒傷可能變成全身性燒傷。

【求生隨堂考解答：C】

——本文摘自泛科學 2019 年 9 月選書《打火哥的30堂烈焰求生課》，2019 年 7 月，遠流出版。