「數」養生活就從今天開始！談談數學教育的跨領域思維 ft. 數感實驗室賴以威老師【科科聊聊 EP.58】

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

國家通訊傳播委員會（下稱NCC）秉持健全廣電產業生態、提升從業人員專業素養為目的，今（114）年持續推動「廣電媒體專業素養」培訓課程，期促使業者產製優質節目並傳遞正確資訊。本年度培訓9月於花蓮啟動，10月相繼在臺中、高雄舉行，最後11月於臺北，完成北中南東全台巡迴，使專業學習資源深入各地，協助業者強化內容製播品質，進而營造令民眾信賴的媒體環境。 

四場巡迴、七大課程主題　累計逾900位媒體人參與培訓 

本培訓活動已邁入第17年，持續受到業者肯定。本年度計有近300家廣電媒體業者報名，累計逾900位新聞、節目及相關從業人員共襄盛舉，展現產官學界共同提升媒體環境的努力。 

本年度課程於北、中、南、東4大場次呈現，涵蓋7大主題，包括「廣電事業營運發展/管理」、「性別平權」、「權益維護」、「多元文化」、「內容自律」、「落實事實查證及公平原則」，以及「法規宣導」等。課程自產業營運趨勢切入，帶領學員掌握廣電環境變化及AI技術發展可能帶來的影響；另透過性別平權、身心障礙者權益保障、消除種族歧視、兒少與自殺防治、隱私/個資保護與被害人權益、消費者保護與節目廣告化等議題，結合國際人權公約、法律架構及實務案例，使廣電媒體從業人員從不同面向去瞭解社會脈動、人權議題及多元文化，提升其對營運面及內容面相關法令之熟悉度，並增進其內容製播的深度與正確性。 

此外，活動也安排事實查核工具操作與案例解析，協助新聞工作者強化查證能力，並透過法規說明與裁罰案例分享，使業者更能掌握事實查證與相關自律規範，有效遏阻假訊息流通，進而提升新聞節目品質。 

課程內容專業多元　學員肯定實際助益 

本年度的專業訓練課程講師橫跨產業、學術界與非營利組織，分享多元視角、法律知識或豐富經驗。課堂中互動熱烈，與會學員積極就實務層面與講師交流。多數學員表示「培訓內容貼合實際面臨情形」、「課程探討議題多元」、「議題廣且內容豐富」、「講者專業度高」，肯定培訓對於專業成長上的助益等。 

面對廣電媒體環境快速變遷，NCC作為主管機關，將持續扮演產業夥伴角色，提供多元且前瞻的課程資源，與業者共同精進，攜手打造更優質、可信賴的視聽環境！ 

(本活動由國家通訊傳播委員會委託深得行銷股份有限公司辦理) 

為促進廣電事業的健康發展，並提升廣電媒體從業人員的專業素養，國家通訊傳播委員會(NCC)今(2025)年9至11月將再次舉辦「廣電媒體專業素養培訓」課程。該課程主要在提升廣電媒體業者的專業技能，以期能持續製播優質節目並傳遞準確資訊。

本年度課程安排四場次，於2025年9月11日從花蓮出發，並接續前往臺中、高雄、臺北。四場活動日程分別為：花蓮場（9月11日-9月12日)、臺中場（10月2日-10月3日)、高雄場（10月16日-10月17日)、臺北場（11月19日-11月21日)。參與課程者也將獲頒「參訓證明」，歡迎廣電媒體從業人員、媒體研究者及關心此議題的民眾踴躍線上報名參加，名額有限，額滿為止。

「廣電媒體專業素養培訓」課程迄今已邁入第17個年頭，盼提升廣電從業人員的專業素養，建立優質的廣電環境，進而提供民眾正確適當的訊息及內容是重中之重，因此本課程參照NCC職掌法規及媒體素養培訓議題，規劃一系列課程包括「廣電事業營運發展」、「性別平權」、「權益維護」、「多元文化」、「內容自律」、「落實事實查證及公平原則」、「法規宣導」等七大多元主題，透過專家學者精闢解析、傳遞新知、案例解說外，更提供一個讓業者互動交流的平台。

NCC作為廣電媒體監理機關，將持續舉辦各類課程，致力於提升我國廣電媒體從業人員的專業素養與新聞識讀能力。希望透過彼此勉勵與交流，成為最有素養的訊息守門人，傳遞更精準、更優質的內容給大眾，共同打造美好的閱聽環境。

活動資訊如下，詳見活動網站:

• 花蓮場：9月11日-9月12日，煙波大飯店花蓮館（花蓮縣花蓮市中美路142號）
• 臺中場：10月2日-10月3日，天閣酒店臺中館（臺中市南屯區大墩路525號）
• 高雄場：10月16日-10月17日，高雄翰品酒店(高雄市鹽埕區大仁路43號) 
• 臺北場：11月19日-11月21日，集思交通部國際會議中心（台北市中正區杭州南路一段24號)