牙齒的琺瑯質比你想得更複雜：微量元素的分佈，如何影響蛀牙形成？

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。

本文轉載自食藥好文網

• 文／陳儀珈、國立臺灣大學醫學院附設牙科醫院住院醫師郭宸輔 共同撰稿

明明都有乖乖刷牙，為甚麼我們還是會蛀牙？想要解答這個疑惑，必須了解蛀牙的原因和潔牙的原理。

當我們吃甜食，我們口腔內的細菌會將食物中的糖分轉換為酸，隨著酸性物質停留在牙齒表面，酸性物質會使得牙齒的礦物質流失，使琺瑯質「去礦化」進而造成蛀牙。所謂的牙菌斑，是細菌、食物殘渣、唾液⋯⋯等的集合體，為了避免蛀牙，我們就必須清除黏附在牙齒表面的牙菌斑。

由於牙菌斑會緊緊黏附在我們的牙齒上，無法光靠漱口來清除，也沒有辦法使用泡沫或藥劑將牙菌斑變不見，因此在清除牙菌斑的方法中，目前以「物理性清潔」為主，建議大家使用牙刷、牙線或牙間刷，才能儘量把牙菌斑從牙齒上面刷掉、刮掉。

雖然牙膏並不是清除牙菌斑的主力，但也是關鍵的輔助角色，透過牙刷和牙膏的相輔相成，有助於減少蛀牙率。

牙膏如何成為最強輔助？

牙膏的主要成分包括研磨劑、氟化物以及甜味劑。

目前牙膏中常見的研磨劑包括「碳酸鈣」和「水合氧化鋁」，可以協助牙刷移除牙齒上的牙菌斑以及染色區域。需要注意的是，雖然現今被添加在牙膏中的研磨劑通常都很溫和，不太會傷害到琺瑯質，但刷牙力道仍然需要控制，儘量不要太大力刷牙。

其中，氟化物能夠將琺瑯質的主要成分「羥磷灰石」中的氫氧根離子 (OH^–) 替換為氟離子 (F^–) ，當氫氧根離子被替換為氟離子後，溶度積常數（ Ksp 值）會降低，換句話說，就是讓琺瑯質更難被細菌產生的酸性物質酸蝕，進而達到預防蛀牙的效果。

為了讓大家更願意刷牙，牙膏中也添加了甜味劑，使民眾對刷牙的接受度更高，同時也能在刷牙後有擁有一口清新的口氣。請大家別誤會，添加甜味劑並不代表牙膏被摻雜了糖，而是使用糖精、山梨糖醇、木糖醇來增加甜味。

除了上述主要成分外，有些牙膏使用不同添加物，以此達到各式各樣的功效，但基本的作用大同小異。例如，美白牙膏會添加過氧化物，藉由氧化還原牙齒表面來美白牙齒；加入如硝酸鉀等成分後，可以藉由改變鉀離子濃度或封閉牙本質小管來改善敏感狀況，成為市面上常見的抗敏感牙膏。

每天至少使用含氟牙膏兩次！

根據衛生福利部口腔健康司「成人口腔保健手冊（專業版）」指出，只要有進食就要刷牙，其中，睡前的潔牙尤為重要。

我們每天至少要使用含氟離子濃度 1000 ppm 以上的牙膏潔牙 2 次，且每次不得少於 2 分鐘。含氟牙膏的使用量少於豌豆的大小即可，約 0.25 g 左右。刷牙時，須搭配「貝氏刷牙法」的潔牙順序，將刷毛傾斜，使刷毛與牙齒表面呈現 45° ~ 60° ，深入牙齦溝，每一次清潔兩顆牙齒，左右來回清刷十次後，再換下兩顆牙齒。

除了刷牙外，也建議使用牙線、牙間刷刮除牙縫沾黏的食物與牙菌斑。潔牙後避免漱口、喝水，維持口腔中氟離子的濃度，讓氟離子持續作用 30 分鐘以上。

此外，食藥署也提醒：選購一般牙膏時，記得選購標示完整的產品，不購買來路不明或標示不清的產品，使用時保留外包裝或說明書以便了解產品相關資訊。此外，以化粧品管理的一般牙膏如有添加含氟化合物，其氟總量不得超過 0.15% (1,500 ppm) ，且不具有醫療效能，不可治療牙周病等病症；若有嚴重口腔問題，應就醫治療。

• 蛀牙懶人包——認識齲齒的發生及正確潔牙方式
• 市面上的牙膏到底怎麼挑選？從牙齒保健觀點看牙膏
• 潔齒劑
• 成人口腔保健暨機構口腔照護輔導 (手冊、量表、檢核表及影片)

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《蛀牙不理它可以嗎？圖文懶人包》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
• 加入照護線上 LINE 官方帳號，健康資訊不漏接

• 文／國防醫學院牙醫學系黃耀慧臨床教授、高雄醫學大學口腔衛生學系何佩珊教授

一、識蛀牙

蛀牙的專業用語稱為齲齒。齲齒大部分看起來呈現黑色或深褐色，一開始的齲齒只在牙齒的表面，若沒有立即移除蛀蝕的齒質，進行齒質填補治療，細菌就會往牙齒深層侵犯。

一旦細菌穿過牙本質感染到牙髓腔（俗稱神經），變成牙髓炎或是牙髓壞死，此時就需要進行根管治療（俗稱抽神經），來解除疼痛和移除病灶。

二、牙齒的結構

一顆牙齒主要可分為牙冠和牙根兩大部份。在牙齦裡面的是牙根，而牙齦以上，一般肉眼可見的就是牙冠。牙冠是由牙釉質（又稱琺瑯質）、牙本質以及牙髓組成；牙根則是由牙骨質、牙本質以及牙髓組成；而牙齒表面可分為外側面、內側面、咬合面和鄰接面。

牙釉質（Enamel）：主要由鈣和磷酸鹽組成，是人體最堅硬的組織。牙釉質也是進食時直接接觸食物的部份，幫助咬碎食物以及保護牙本質。牙釉質破損是無法自行修復，因此出現蛀洞（又稱窩洞）後就不能再生，只能靠日常護理及定期的口腔檢查，才能預防或治療。

牙本質（Dentin）：一般是偏黃色，會影響到牙齒外觀的顏色。牙本質內有許多微細管道連接著牙髓，因為有這些微細管道，外界的冷、熱、觸覺變化時，會出現疼痛或酸痛的感覺。

牙髓（Dental pulp）：是牙齒的中腔部份，屬於軟組織，裡面滿佈血管和神經組織。牙髓可形成新的牙本質和維持牙齒生命，因裡面有痛覺神經，讓牙齒能感覺到物理、化學和細菌的刺激，過度的外來刺激會令牙髓發炎或壞死。

牙骨質（Cementum）：位於牙根部的最外層，質地比牙本質稍軟，經由牙周韌帶使牙齒與牙床骨連結，因此被歸類為牙周組織的一部份。牙骨質無神經血管分佈，常常因為牙齦退縮而暴露口腔中。

三、為什麼會蛀牙？

當我們吃甜食、喝含糖飲料或吃醣類食物，如米飯、麵食、馬鈴薯、蕃薯等五穀根莖類；少量來自奶類的乳糖，水果及蔬菜中的果糖及其他醣類時，口腔細菌會分解其中的糖分而產生酸，這些酸會侵襲牙齒表面，造成礦物質（特別是鈣與磷酸鹽）流失，經過長時期的脫鈣過程，在牙齒會出現蛀洞，形成蛀牙。因此，影響蛀牙的四大因素包括：

1. 牙齒：特別是牙齒的結構、排列。
2. 細菌：口腔中有好菌也有壞菌，容易形成蛀牙的細菌稱為「致齲菌」。致齲菌與正常菌種的比率、分佈會影響蛀牙形成。
3. 食物：不是所有的食物都容易造成蛀牙，只有「可發酵性碳水化合物」才是致齲菌可以利用來產生酸性物質的食物。這些食物不只包括甜食、含糖飲料，還包括吐司、白米等。
4. 時間：需要有足夠的時間，讓牙齒與來自致齲菌的酸性物質作用。

四、蛀牙的進程

放任齲齒不治療，最後的結果可能會造成殘留齒根或缺牙哦！

當我們吃甜食或喝含糖飲料時，口腔細菌會分解其中的糖分而產生酸。這些酸會造成牙釉質的礦物質（特別是鈣與磷酸鹽）流失，也就是「去礦物化」（簡稱「去礦化」），此階段的變化是不會有任何臨床症狀的。去礦化的初期可藉由氟化物的使用，加速口腔內再礦化的效率，使已經發生去礦化的牙釉質恢復原狀。

當去礦化現象持續發展，牙齒的礦物質流失嚴重時，就會使蛀洞（或稱「窩洞」）從牙釉質延伸到牙本質，此時只需要將窩洞填補即可。到了這個階段如果沒有適時處置、放任蛀牙繼續往深部發展時，細菌或毒素會侵蝕牙齒神經組織（或稱牙髓），造成牙齒神經感染、發炎，甚至壞死，此時則需要進行根管治療。

若持續放任蛀牙發展，除了使牙齒內部神經受損外，連牙齒的牙冠結構也逐漸崩壞、瓦解，最後只剩下牙齦底下的牙根結構，即所謂的「殘留齒根」，此時則需要拔牙或製作假牙。

當牙齒神經組織壞死、產生膿腫，或是蛀蝕到只剩下「殘留齒根」時，出現在這些部位的細菌毒素可能會擴展到牙齒根部外的周邊組織，形成「蜂窩性組織炎」，更甚者會順著血液的流動而擴及全身，此時就必須藥物治療或住院了。

五、有效預防蛀牙的方法

（一）減少含糖飲食

當我們吃甜食、喝含糖飲料或吃醣類食物，如米飯、麵食、馬鈴薯、蕃薯等五穀雜糧類；少量來自奶類的乳糖，水果及蔬菜中的果糖及其他醣類時，容易被細菌利用產生酸性物質，因此減少含糖飲食的攝取量及頻率，可以有效降低蛀牙。儘量以開水取代飲料，甜食儘量在三餐飯後吃，吃完了就去刷牙。

（二）確實做好潔牙

每天都要以 1,000ppm 以上的含氟牙膏刷牙，至少 2 次，尤其是睡前的那次最重要。另外，每天至少要以牙線清潔牙齒鄰接面 1 次。

（三）使用氟化物

適當使用氟化物，像是使用含氟牙膏、含氟漱口水、氟碘鹽或是塗氟，可提升牙齒再礦化能力。經過再礦化的牙齒可以提升對酸性物質侵蝕的抵抗力，還可以加速修復因酸性物質產生的去礦化現象，同時氟化物還具有干擾致齲菌新陳代謝與產酸能力的作用。

（四）定期口腔檢查

即使沒有牙痛或不舒服症狀，也要定期檢查，因為初期的蛀牙是不會有疼痛感，通常自己無法察覺，而且越初期的蛀牙，治療的方式越不具侵入性，造成痛苦的經驗越低。

六、正確刷牙方式

建議成人以貝式刷牙法（Bass method）或改良式貝氏刷牙法來進行潔牙，一方面可達到適度按摩牙齦，同時確實清潔牙齦溝，達到預防牙周疾病的效果。潔牙頻率：一天至少二次，睡前一次是必須的，另一次可依個人狀況安排。

• 貝式刷牙法的重點

1. 刷毛朝牙根尖並涵蓋一點牙齦
2. 刷毛與牙齒表面呈 45 度角
3. 刷牙時兩顆兩顆來回震動約十次
4. 刷咬合面時，不需要求刷毛角度，前後來回刷動數次即可
5. 刷前牙內側時，可將牙刷刷頭擺直一顆一顆刷

七、正確使用牙線

牙齒的鄰接面主要靠牙線清潔，使用牙線的方法有兩種：分別是手指捲線操作法（Spool method）與環形操作法（Loop method）。

（一）手指捲線操作法

取牙線長約 45 公分（約大拇指到手肘處長度），牙線二端分別纏繞在雙手的中指上，前牙清潔操作利用大拇指和食指，而後牙則是利用雙手的食指來操作。

二手手指以前後（前牙） 或左右（後牙）拉動，使繃緊的牙線切入越過牙間接觸點後，將牙線輕靠一側牙面從牙龈最低處向咬合面，上下滑動最少 5 次來回，以清除牙面上的牙菌斑。結束後再清潔另一側的牙面。

（二）環形操作法

將牙線前後二端對疊打結三次，連成一大牙線圈。再以上述方法來清潔牙齒。清潔過程中可以變換使用牙線圈不同的位置，以避免重覆使用不潔線段。以環形操作法較簡單，且可改善手指捲線時，雙手中指被牙線緊纏不舒服的感覺。

八、其他潔牙輔助工具

（一）牙線棒

大專學生原則上建議以牙線清潔牙齒的鄰接面，當無法使用牙線時，可以牙線棒替代，但是牙線棒上有食物殘渣或牙菌斑時，就要更換，不可一支用到底，否則容易把細菌帶到另一個牙齒鄰接面。如果牙線棒使用不當時，容易造成施力過大而傷害牙齦。

（二）牙間刷

當較大的牙縫、牙齦嚴重萎縮或是在牙齒矯治期間牙齒表面有矯正器時，才須使用牙間刷進行清潔，原則上還是建議以牙線清潔為主。

（三）牙線穿引器

牙線穿引器是一種牙線的輔助工具，由稍硬一點的尼龍材質製造的水滴狀穿引器，可以將牙線穿引到牙橋的下方和臼齒牙根的分叉處。在製作固定牙橋假牙和牙周病治療後使用。

• 指導單位：教育部
• 執行單位：國立臺灣師範大學、照護線上
• 諮詢專家：國防醫學院牙醫學系黃耀慧臨床教授、高雄醫學大學口腔衛生學系何佩珊教授
• 諮詢單位：衛生福利部、社團法人中華民國牙醫師公會全國聯合會、台灣口腔衛生科學學會

• 歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
• 加入照護線上 LINE 官方帳號，健康資訊不漏接