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原來胸部真的可以拯救生命!?那些讓子彈轉彎的防彈義乳

miss9_96
・2020/07/18 ・2233字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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一名婦女在街上,突然被子彈擊中左胸。然而,送往急診後,醫師驚異的發現,子彈卻轉了彎似地在右乳下方被發現1

輕巧的防彈衣是軍警科技的追求,但目前科技的進展仍有極限。不過世界就是那麼奇妙,其他領域的發展,可能不知不覺解決了這件事了呢~讓我們來認真探討探討關於「防彈義乳」的相關文獻吧!

能讓子彈轉彎的矽膠義乳

故事是這樣的:加拿大醫院急診室裡,醫師們驚奇地檢視著一名槍傷的婦女。患者陳述自己在街上,突然地被一顆子彈擊中左胸。令醫師感到驚訝的是,射入傷口如患者所述,於左乳發現,且射入口有灼傷,代表為近距離開槍(槍口的高溫氣體灼傷皮膚)。讓醫師們想不透的是,如此近距離的槍擊,是非常可能造成重傷的啊!

BUT傷者卻沒有表現出痛苦的反應。那那那…難道子彈轉彎了嗎!?

圖片為示意圖,非受傷的本人。source: envato elements

在 X 光檢查後,赫然發現射入左乳的子彈,居然停留在右乳。由於該婦女曾使用矽膠隆乳,因此醫師取出受損的矽膠義乳,並在左乳發現明顯的子彈穿透軌跡、右乳表面有彈頭造成的損傷(0.40口徑的銅包覆子彈)。

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被槍擊的婦女胸腔X光影像,可看出彈頭仍停留在體表。From: 參考文獻1
手術取出的矽膠義乳。上圖:左義乳,可看到子彈穿透的軌跡。下圖:右義乳,可看到子彈在表面造成的損毀。From: 參考文獻1

為了判斷子彈是否造成重大傷害,醫師使用 CT 立體建模,驚奇地發現傷者僅有乳房、胸骨的傷害,胸腔並無受傷。

換言之,子彈並未貫穿身體。加拿大醫師在論文中敘述:「如此近距離的槍擊,很可能會穿透整個胸腔。但此例的子彈未在預期的位置。反而偏轉且停留在右前胸。子彈偏斜的唯一可能是左乳的植入物。這個義乳很可能挽救了婦女的生命。」

3D 的CT建模。右方箭頭顯示了左乳房進入傷口、中間箭頭顯示胸骨前軟組織破裂、左方箭頭指出右胸壁的子彈。From: 參考文獻1

你以為義乳能抵擋一般手槍就很了不起了嗎?接下來我們來看散彈槍的案例 O.o(國外好恐怖⋯⋯)

讓散彈槍無效化的的矽膠義乳

2014 年的美國田納西州,出現了矽膠義乳抵擋了散彈槍的案例 2。一名 59 歲婦女向醫師反應她遭到散彈槍擊中兩次。儘管抱怨疼痛,但患者清醒、生命體徵穩定。傷者右胸、腋窩、肩膀、胸腹區域和右下肢有很多傷口,與散彈槍擊一致。而從胸部 X 光影像中可發現,疑似散彈槍彈丸的金屬,停留在她的右乳植入物中。而在移除矽膠義乳後,醫師發現義乳中卡著許多散彈槍的彈丸。

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醫師們認為,矽膠義乳很可能保護了傷者。若非此義乳,散彈槍的彈丸很可能會穿透胸腔,對婦女造成更重的傷害。

傷者的胸腔X光影像,可見散彈槍彈丸。From: 參考文獻2
傷者的縱向 CT 影像,可見因金屬阻擋過多光子,造成演算上出現的「金屬假影(metal defects)」。
傷者身上取出的矽膠義乳,可見散彈槍彈丸。From: 參考文獻2

研究至此你以為科學家就心滿意足了嗎?沒有,他們想實際打打看O.o(科學家也好恐怖⋯⋯)

想知道為什麼嗎?打打看啊

美國的鹽湖城也有類似的案例。34 歲婦女遇到一名想自殺的人,在試圖控制對方時,槍枝走火、短距離地擊中右胸。依據患者提供的情報,以及醫師對傷口的觀察:乳暈傷口是子彈入口,腋窩傷口是子彈出口。然而,奇怪的是傷者的第五肋骨軟骨上,也出現子彈撞擊的傷口。但上述三個傷口卻無法連成直線,顯示子彈曾偏轉了彈道。無獨有偶,此婦女也有義乳,唯一的差別是使用鹽水義乳。

醫師們假設:鹽水義乳可能影響子彈形狀和速度,進而減少傷害。團隊找了 21 塊彈道凝膠(密度、質地近似人體,常用於刑事或其他研究),放上鹽水義乳後,用手槍進行射擊。

實驗設計裝置。From: 參考文獻3

結果發現,無義乳保護的彈道凝膠,11 次射擊、9 次貫穿。而有鹽水義乳的保護時,11次射擊、0次貫穿。而以穿透深度而言,有鹽水義乳保護的穿透深度明顯較短(31.9 cm 對 40.2 cm,p <0.001)。

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而子彈在進入軟組織時,前端會逐漸變形、碎裂(如下圖)。彈頭一邊變形、一邊穿透肉體的過程,會造成身體裡巨大的創口。從下圖可發現,無義乳保護下,凝膠的前半段子彈路徑(前12公分),有較大的破壞區域,顯示出較大的破壞力。研究團隊推論,鹽水義乳對子彈產生衝擊,提前將彈頭鈍化、蘑菇狀化,因此減低了破壞力,更有效地減少約 20% 的穿透深度。

上圖:未使用,和已使用、變形成蘑菇狀的彈頭。下圖 a, b:兩個實驗組的彈道凝膠。中文資訊為本文作者標註。From: 參考文獻3

不論是矽膠或是鹽水義乳,都展現了有趣的防彈能力。科學的世界,真的處處充滿驚奇呢~ >w<

參考文獻

  1.  Giancarlo McEvenue, MD, Anastasia Oikonomou, MD, Noah Ditkofsky, MD, Joan Lipa, MD (2020) Life-Saving Silicone Breast Implant After Firearm Injury: Case Report and Treatment Recommendations. Plastic Surgery Case Studies. DOI: 10.1177/2513826X19898821
  2.  Rosen, Heather MD, MPH; Brzezienski, Mark MD; Higdon, Kent Kihyet MD (2014) Silicone Breast Implants Can Save Lives. Plastic and Reconstructive Surgery. DOI: 10.1097/GOX.0000000000000065
  3. Christopher J. Pannucci, M.D., M.S.; Adam J. Cyr, Ph.D.; Neal G. Moores, M.D.; Jason B. Young, M.D.; and Martin Szegedi, Ph.D. (2017) A Ballistics Examination of Firearm Injuries Involving Breast Implants. Journal of Forensic Sciences. DOI: 10.1111/1556-4029.13589
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miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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如果子彈飛到最高點時,伸手抓住會怎樣?——《如果這樣,會怎樣?2》
天下文化_96
・2023/05/10 ・1577字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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有什麼方法可以開槍讓子彈在空中飛,然後安全的用手接住?比方說,開槍射擊的人在平地,而接住子彈的人在山上,位於射程的最遠處。
——艾德蒙.許(Edmond Hui),倫敦

接住!

「接住子彈」是舞台上的特技,表演者看似接住射擊出來飛到一半的子彈——通常是用牙齒接住的。當然啦,這是錯覺,像那樣接住子彈是不可能的。

但在適當的條件下,你可能接得住子彈,只是要有很多的耐心和運氣。

直直向上射擊的子彈最終會達到最大高度。子彈可能不會完全停止;比較可能的是,它會以每秒若干公尺的速率往旁邊偏移。

如果有人舉槍向上射擊子彈……。

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……而你乘著熱氣球在射程範圍的正上方閒晃……

……當子彈飛到最高點時,你伸手出去抓住子彈,這是有可能的。

你不應該做的事情

(清單已更新)

#156,812 吃洗衣膠囊球

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#156,813 在雷雨中踩高蹺

#156,814 在加油站放煙火

#156,815 餵你的貓吃「與人類手部形狀質地」一模一樣的零食

#156,816 在間歇泉噴口上方彎腰低頭想要一窺究竟

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#156,817(新增!)搭乘熱氣球飛越射程範圍

如果你在子彈弧線的最高點成功抓住子彈,或許你會注意到奇怪的事情:子彈除了很燙之外,還會自旋。

它會失去向上的動量,但不會失去自旋角動量;子彈仍然具有槍管造成的自旋。

當子彈射擊在冰面時,可以很明顯的看到這種效應。正如數十部 YouTube 影片所證實的那樣,我們常發現射進冰中的子彈仍在快速自旋。你必須緊緊抓住子彈,不然它可能會跳出你的手掌心。

如果你沒有熱氣球,在山頂很有機會行得通。加拿大索爾山(Mount ­Thor)的垂直落差有 1,250 公尺。根據「近距離對焦研究」(Close Focus Research)彈道學實驗室的數據,這幾乎剛好是 0.22 長步槍子彈直直向上射擊會飛的高度。

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如果你想要用更大的子彈,就需要更大的落差;AK-47 子彈向上射擊可能超過 2 公里。地球上沒有那麼高的垂直懸崖,因此你需要以某個角度發射子彈,結果子彈在弧線頂點會具有顯著的橫向速度。不過,夠硬的棒球手套也許有辦法接住子彈。

其中任何一種情境下,你都必須非常走運。由於子彈的弧線有不確定性,你恐怕必須射擊數千發子彈才能碰巧接個正著。

等到那個時候,你可能會發現自己招來了某些人的關注。

——本文摘自《如果這樣,會怎樣?2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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在高空中能接住來自地面射來的子彈嗎?——《如果這樣,會怎樣? 2》
天下文化_96
・2023/04/24 ・1401字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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有什麼方法可以開槍讓子彈在空中飛,然後安全的用手接住?

比方說,開槍射擊的人在平地,而接住子彈的人在山上,位於射程的最遠處。

—艾德蒙.許(Edmond Hui),倫敦

接住子彈有可能嗎?

「接住子彈」是舞台上的特技,表演者看似接住射擊出來飛到一半的子彈—通常是用牙齒接住的。當然啦,這是錯覺,像那樣接住子彈是不可能的。

但在適當的條件下,你可能接得住子彈,只是要有很多的耐心和運氣。

直直向上射擊的子彈最終會達到最大高度。子彈可能不會完全停止;比較可能的是,它會以每秒若干公尺的速率往旁邊偏移。

如果有人舉槍向上射擊子彈……

向上空射子彈吧!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

……而你乘著熱氣球在射程範圍的正上方閒晃……

來吧!我會接住你的子彈!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

……當子彈飛到最高點時,你伸手出去抓住子彈,這是有可能的。

危險行動請勿模仿!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

高空中子彈的運動軌跡

如果你在子彈弧線的最高點成功抓住子彈,或許你會注意到奇怪的事情:子彈除了很燙之外,還會自旋。它會失去向上的動量,但不會失去自旋角動量;子彈仍然具有槍管造成的自旋。

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子彈在高空中會旋轉。圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

當子彈射擊在冰面時,可以很明顯的看到這種效應。正如數十部 YouTube 影片所證實的那樣,我們常發現射進冰中的子彈仍在快速自旋。你必須緊緊抓住子彈,不然它可能會跳出你的手掌心。

如果你沒有熱氣球,在山頂很有機會行得通。加拿大索爾山(Mount Th­or)的垂直落差有 1,250 公尺。根據「近距離對焦研究」(Close Focus Research)彈道學實驗室的數據,這幾乎剛好是 0.22 長步槍子彈直直向上射擊會飛的高度。

站得夠高,子彈就打不中我。圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

如果你想要用更大的子彈,就需要更大的落差;AK – 47 子彈向上射擊可能超過 2 公里。地球上沒有那麼高的垂直懸崖,因此你需要以某個角度發射子彈,結果子彈在弧線頂點會具有顯著的橫向速度。不過,夠硬的棒球手套也許有辦法接住子彈。

其中任何一種情境下,你都必須非常走運。由於子彈的弧線有不確定性,你恐怕必須射擊數千發子彈才能碰巧接個正著。

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等到那個時候,你可能會發現自己招來了某些人的關注。

快逃!警察就在你身後!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

——本文摘自《如果這樣,會怎樣? 2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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