在家也想煮出彈牙又有嚼勁的麵？快試試小蘇打！——《麵的科學》

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。

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？

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。

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。

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？

液冷與 3D VC 散熱技術：未來高效散熱方案解析

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。

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。

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。

破解疑慮：小蘇打其實很安全？

很多人對頭一次聽到的事會有點疑慮，用蘇打洗碗是其中之一。不少人都知道蘇打可以用來洗衣服，但對於拿它來洗碗的提議，則會抱持懷疑，真的沒問題嗎？甚至有的人會感到害怕。只要願意學習蘇打是從哪裡來、有什麼性質、會產生什麼反應，就會了解根本沒什麼好擔憂的。

小蘇打若在高溫下分解會形成蘇打—

2NaHCO3→Na2CO3＋CO2＋H2O

想必各位已經知道小蘇打（baking soda）可以用來烤麵包，也就是可食用的物質對吧？baking　是「烤」的意思，「烤」麵包時使用，所以稱為「baking」soda。鬆餅粉內也含有小蘇打粉，那麼在煎鬆餅時，會產生什麼呢？沒錯，會產生蘇打，同時也會產生二氧化碳氣體，所以在煎的時候，鬆餅上會冒出許多洞洞。

這裡有兩個需要提出的重點：

1. 量少：煎鬆餅所產生的蘇打量很少，所以我們吃了不會有問題。蘇打進到胃裡後，會和胃液中的鹽酸反應，形成食鹽和二氧化碳（CO2）。
2. 酸鹼中和：鬆餅粉中還添加有酸性物質。此酸性物質會和蘇打行中和反應，所以鬆餅不會有鹼性物質特有的澀味。

煎鬆餅時，小蘇打先變成蘇打後，這些蘇打又因為中和反應變成水和鹽類。

看了上面的說明，大家可別太放心地以為直接拿湯匙舀一勺蘇打來吃也可以，如果大量攝取，還是會有危險（一口氣吃下 200g 左右的話。正常來說不太可能發生）。這裡主要是想跟各位說，沒必要對使用蘇打洗碗大驚小怪，少量的利用並不致危害人體健康。

小蘇打如何徹底清潔碗盤與排水口？

下面再為大家進一步釋疑：

• 洗碗機用洗劑的主要成分之一是蘇打。在洗碗機可以用，洗碗時卻不敢用，這太沒道理了。

• 蘇打非常易溶於水。所以洗碗後只要將碗盤用水沖洗，就能夠完全洗乾淨。如果還是覺得怕怕的，就用稀釋過的食醋或檸檬酸溶液擦拭即可。中和反應會將蘇打變成鹽類。

• 蘇打是由（食用沒問題的）小蘇打製成的物質，所以至少是從可以吃的物質而來的。

• 蘇打會和環境中的二氧化碳反應並變成小蘇打。各位的血液中充滿了構成小蘇打的成分 Na+ 離子和 HCO3－ 離子，所以沒必要太害怕小蘇打，以及由小蘇打製成的蘇打，是吧？

希望現在各位已經不再那麼害怕蘇打了。要是依然覺得「啊啊啊！好可怕」的話也沒辦法，就只能這樣了，畢竟還有些人相信開著電風扇睡覺會死掉呢。會怕的人就請別吃鬆餅了，那可是有可能殘留可怕蘇打的食物啊。

用蘇打洗過碗盤的人應該有所體會：「碗盤上面的油分一下子就消失了，我怎麼這麼厲害，能把碗盤洗得亮晶晶？」「沒怎麼用洗碗精就能洗得這麼乾淨？！真神奇。」不用大量洗碗精，而且省水，對環境保護有很大的幫助。除此之外，用蘇打洗碗還有其他隱藏的優點。

省水又環保：用小蘇打洗碗的隱藏優勢

蛋白質在強鹼溶液中會分解成小塊的胜肽碎片，進一步再分解成胺基酸，所以市面販售的排水口清潔劑都是強鹼溶液，可以溶解頭髮的蛋白質。

廚房水槽的排水口難免會有油垢和食物殘渣堆積。各位已經知道蘇打會將油垢的一部分變成肥皂了，對吧？食物中也含有蛋白質，這些蛋白質在蘇打的作用下也會溶於水（蘇打雖然是比較強的鹼，但在用水將碗盤沖洗乾淨的過程會被稀釋許多。因為量不多，所以從排水口排出時不會影響到下水道的酸度），因此用蘇打洗碗的話，油分子團和蛋白質分子團無法互相聚合，排水口必定會變乾淨。

前面已說過，在廚房水槽排水口撒少許過碳酸鈉很有效。過碳酸鈉溶於水後會變成蘇打，並能形成過氧化氫。過氧化氫是細菌殺手，本來脂肪和蛋白質就因為蘇打而無法留在排水口了，再加上過氧化氫，這對細菌來說是地獄無誤，就像是已經沒東西可吃，在飢腸轆轆下，還有死神虎視眈眈地等著殺死細菌。用蘇打洗碗並用過碳酸鈉清潔管理廚房水槽的排水口，這絕對是乾淨無味家園的基本配套。

※「人人都應該成為懶惰的化學家！」這是自詡為懶人之王的高麗大學化學系教授李光烈的人生格言，他認為人類的壽命有限、時間已經很短暫了，為什麼要花費時間對抗油膩膩的碗盤、居家害蟲和任何費力的家務事呢？因此他想跟大家推廣「化學式生活」，透過化學縮短打掃、洗碗的時間。不想太勤勞、想成為懶人又想維持整潔的人有福了！《寫給懶人的神奇化學書》是專門為難以從忙碌的日常中擠出時間給自己的人所寫的書，請省下平白丟失的時間，並將它們轉變為人生中更美麗和寶貴的瞬間吧。

——本文摘自《寫給懶人的神奇化學書 ：既長知識又省時省力的生活祕笈》，2024 年 12 月，如何出版，未經同意請勿轉載。

超夯韓劇《魷魚遊戲》近期成為熱門討論話題，尤其椪糖關卡使南韓童年美食遊戲「戳椪糖」爆紅，劇情中玩家必須使用牙籤將椪糖上的圖案取下來，若失敗可是會直接被開槍爆頭，不過在臺灣其實也有很相似的古早味的零食椪糖喔！

臺南人的童年零食——古早味椪糖

椪糖，又名膨糖、發財糖、泡糖，是四、五年級生臺南人的童年零食。那個年代生活單純，還沒有太多的娛樂、精緻美食可供選擇，在廟口歌仔戲、布袋戲戲棚下煮椪糖的攤販，是當時孩童的娛樂及零食來源。

剛煮好的椪糖長得就像胖嘟嘟的核桃酥餅，吃起來焦香酥脆、入口即化，雖然只是純粹的甜味，在物質稀缺的當時，已經十分幸福了。

而椪糖的製作流程很簡單，將砂糖或二砂與水倒入大湯勺中，置於爐火上加熱並攪拌，至糖漿變成紅褐色時，加一點小蘇打粉至大湯勺中拌勻，糖漿便會迅速膨脹鼓起，待其冷卻定型後即完成。

而韓國的椪糖與臺灣的椪糖作法及原理大同小異，只是塑形的方式不太一樣，韓版的會壓扁再壓上圖案，弄成扁扁的薄餅狀；臺版的就讓他自然膨脹成球狀，表面帶點裂痕，模樣也是十分討喜可愛。

影響椪糖質地最關鍵的因素——溫度

若有做過椪糖就會知道，小蘇打粉加進去的時機點很重要，太早或太晚皆會導致成型失敗，這是為什麼呢？因為加熱溫度是影響糖的結晶、軟硬度和焦糖化的主要因素，不同的加熱溫度，糖的結晶狀態、質地和色澤都會不同。

糖液在加熱時，會有兩種情況發生：

• 一、水分不斷蒸發，使溶液濃度增加。
• 二、隨著溶解的糖增加，沸點會不斷上升，因此糖液的溫度要小心控制。

「糖液的濃度」與最後成品的「軟硬度」有直接關係，濃度不夠會過軟，椪糖表面無法形成保護殼而無法膨脹成型；濃度過高會過硬，椪糖膨脹不易，容易縮小或塌陷。

而當糖液加熱至攝氏 130 度左右時滴入冷水中，會形成能保持形狀且具可塑性的硬球，這時候糖液的質地是能讓椪糖膨發效果最佳的狀態，因此不會用肉眼判斷添加小蘇打粉至糖漿的好時機沒關係，可以在加熱的同時，使用專門測糖液的溫度計測量糖溫就可以了！

糖怎麼轉變成令人誘惑的焦糖色呢？

說到糖的加熱，就不得不提到焦糖化反應（caramelization）了，它是自催化的非酵素性褐變（non-enzymatic brownin）反應，指的是蔗糖這類的小分子醣類於高溫環境發生脫水、聚合的反應，顏色逐漸轉變成金黃、淺褐至深褐色的產物 （通稱為焦糖） 的過程。

這個過程非常複雜，反應溫度通常在攝氏 120 度以上，在酸性與鹼性環境下均會發生。在食品工業上可製造成焦糖色素，作為食品添加物使用，常添加於醬油、糖漿、可樂或酒類等食品中。

焦糖的色澤會隨加熱溫度及時間的增加，由金黃、琥珀、淺褐、褐、深褐色至焦黑碳化；味覺的變化則是先為甜味，隨著顏色加深逐漸轉至苦味，最後甚至可能出現辛辣味。 

攝氏 130 度的糖液大概是呈現淡淡的金黃色，不過這是單純以細砂糖製作來看，若使用二砂製作椪糖的話，那糖液一開始就會是呈現金黃色了。

椪糖膨脹的關鍵——碳酸氫鈉遇熱分解

在加熱攪拌過程中，糖液已經拌入許多空氣，隨著加熱空氣持續在膨脹，水氣也一直持續蒸發，直到糖液加熱到攝氏 130 度的糖漿時，須離開熱源並加入小蘇打粉。

小蘇打粉即是碳酸氫鈉（sodium bicarbonate），受到高溫直接分解產生大量二氧化碳氣體。最外層接觸到空氣的糖液最先冷卻，變硬形成保護殼，椪糖膨脹隆起，待膨脹停止後，內部的構造就形成具有許多小氣孔的蓬鬆質地。

椪糖會不會致癌？

就從焦糖化反應可製造出焦糖色素的標準來看，聯合國農糧醫藥食品添加物專家聯席委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, JECFA）將焦糖色素分成四類：

第一類：普通焦糖 (plain caramel)

第二類：亞硫酸鹽焦糖 (sulfite caramel)

第三類：銨鹽焦糖 (ammonia caramel)

第四類：亞硫酸-銨鹽焦糖 (sulfite ammonia caramel)

不同類別的焦糖色素，具有不同的焦體電荷、安定性與色度，用途亦各不相同。我國針對這四類焦糖色素有明確訂定，規範細節可見衛福部食藥署公告的食品添加物使用範圍及限量暨規格標準^[8]。

數十年來眾多針對焦糖色素所進行的毒理學研究，特別是安全疑慮比較高的第三類及第四類焦糖色素，都發現焦糖色素不具基因毒性、遺傳毒性與致癌性，確認焦糖色素是安全的食品添加物。

加上椪糖才加熱到攝氏 130 度，焦糖化反應影響因素很少，所以吃椪糖其實不必太過擔心致癌風險。

跟致癌比起來，你比較需要擔心熱量

比起擔憂致癌疑慮，椪糖的熱量才是比較需要注意的地方，畢竟它幾乎都是由精製糖所製成。

我國衛福部國民健康署建議「精製糖建議攝取上限為 10% 以內，例如：總攝取熱量若為 2000 大卡，精製糖攝取量就不宜超過 200 大卡，每日精製糖攝取量最好能控制在 50 克以內。」最佳的情況，是每日不超過 25 克，其實就相當於一個椪糖 (20 克上下) 的重量了。

所以當你開心吃著好吃又好玩的椪糖時，還是要記得別吃太多，以避免攝取過多的精製糖及熱量，而賠上健康喔！

1. 國立台中教育大學科學教育與應用學系 科學遊戲實驗室，膨糖：http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-005.html
2. 施明智 (2021)。食物學原理 (第三版)。新北市：藝軒圖書出版社。
3. Mcdowell, E. J. (2015) Everything You Need to Know to Make Caramel Candies at Home. Retrieved from https://food52.com/blog/12212-everything-you-need-to-know-to-make-caramel-candies-at-home (Oct 10, 2021)
4. 徐若瑄 (2017)。利用科學方法研究古早味椪糖。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。新北市。
5. 戴士傑，2006。焦糖化產物的特性及其與酚類物質交聯程度之探討。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
6. 張月櫻，焦糖色素與 4-MEI (4-甲基咪唑) 說明稿 (2013)。檢自https://www.food.org.tw/TW/DisquisitionDetail.aspx?DisquisitionID=iZcsl/uRyXg= (Oct 10, 2021)
7. 衛生福利部食品藥物管理署，食品添加物使用範圍及限量暨規格標準 焦糖色素 (2013)。檢自https://consumer.fda.gov.tw/Law/FoodAdditivesListDetail.aspx?nodeID=521&id=854 (Oct 10, 2021)
8. 灃食公益飲食文化教育基金會，精製糖與非精製糖的差別為何？ (2019)。檢自https://www.foodnext.net/science/machining/paper/5470279180 (Oct 10, 2021)