要愛不要暴！終結家暴的方法面面觀【科科聊聊 EP64】 ft. 現代婦女基金會督導何雨威

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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在荷蘭有一隻 3 歲半的母西施犬，曾經結紮過，平常有按時打預防針，除了 8 個月前拔掉幾顆牙，病歷上無其他重要紀錄。3 個月前牠去寵物旅館住了 10 天，回來後開始打噴嚏。現在身體虛弱，側躺就呼吸窘迫，偶爾甚至張口換氣。飼主帶牠去看病時，還說牠食慾不振，體重下降。獸醫則認為牠不僅營養不良；有牙結石和牙齦炎等口腔衛生問題；呼吸時的鳴喘，在投以消炎藥和抗生素後，也依然無法改善。於是，這隻西施犬就被抓去拍了幾張醫療影像，結果相當出乎意料。^[1]

獸醫告知飼主，西施犬有 2 支肋骨斷裂，並建議聯絡寵物旅館，以瞭解詳情。沒想到飼主情緒激動地說：「幸好只是骨折，而非心臟病。」然後拒絕行動。認為事有蹊蹺的獸醫，拜託同事去多問幾句。後者問完，更感到不對勁，便建議該獸醫去請教動物鑑識專家中心（Veterinary Forensic Expert Centre）。^[1]

荷蘭的動物鑑識專家中心，是一個類似家暴防治部門的存在。^{[1, 2]}其設立的目的，首先是協助獸醫處理疑似虐待動物的案件。讓他們上傳影像和文字，再由該中心的專科獸醫，以及在荷蘭鑑識組織（Dutch Forensic Institute）負責人類案件的法醫，分析這些資訊，並在 48 小時內回覆。假若判定為虐待，原獸醫可以將案件轉交警察偵辦。同時，動物鑑識專家中心還有其他功能，例如：科學研究，以及教育獸醫、一般醫師、心理師、社工與普通民眾，虐待動物其實是家暴的潛在徵兆，二者的關係密不可分。^[2]

該中心受理西施犬的案件後，派出由 1 位歐洲獸醫診斷影像學院（European College of Veterinary Diagnostic Imaging）的代表和 2 名法醫，所組成的調查小組。儘管原獸醫提供的醫療影像，不是非常清晰，小組成員還是在已知部份以外，發現了至少 5 支以上的肋骨骨折，以及輕微雞胸（pectus carinatum），也就是胸骨略為凸出。值得注意的是，這些癒合程度不一的肋骨，加上斷裂的位置，都讓他們懷疑飼主虐待動物。 ^[1]

不過，調查小組從顱骨的影像，看到這隻西施犬有骨質缺乏（osteopenia）以及浮動齒（floating teeth）等問題。^[1]前者是指骨質流失，但不到骨質疏鬆（osteoporosis）的程度；^[3]後者則是因根部受損，而在影像上看起來猶如會浮動的牙齒。^[4]這兩點都是犬隻腎功能異常，導致次發性副甲狀腺亢進（secondary hyperparathyroidism）的徵兆。換句話說，骨折應該是源於腎臟問題，而非虐待。正當他們考慮還給飼主一個清白；獸醫為西施犬驗血的結果，也顯示牠的腎病嚴重。^[1]

真相好不容易水落石出，該西施犬卻病入膏肓。飼主決定將牠安樂死，並且同意驗屍。透過死後的電腦斷層掃描與解剖，研究人員找到另外 10 支骨折的肋骨、鈣化點遍佈且塌陷的肺臟、腫大的副甲狀腺，以及 2 顆發炎、縮小並局部性纖維化的腎臟等病變器官。^[1]

慢性腎衰竭（chronic renal failure）以及併發的次發性副甲狀腺亢進，都是犬隻常見的疾病。腎病嚴重時，體內的鈣和磷會失衡，造成轉移性鈣化（metastatic calcification）。此時，副甲狀腺為了維持血液中鈣的濃度，會大量分泌副甲狀腺素，刺激骨骼釋放鈣質，卻也使得骨折的風險提高。這隻西施犬發炎的腎臟、鈣化的肺部、腫大的副甲狀腺和斷裂的肋骨，便是如此接連出事，兵敗如山倒。骨牌效應最後一路影響到呼吸，所以才會被帶去看病。^[1]幸好動物鑑識專家明察秋毫，否則好心的飼主差點就被誤會成虐待動物的罪犯。

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參考資料

1. van Bruggen LWL, Marrero JPD, Grinwis GCM, et al. (2022) ‘Renal secondary hyperparathyroidism should be considered a differential diagnosis in forensic cases where animal abuse is suspected’. Forensic Science, Medicine, and Pathology.
2. Endenburg N, Rodenburg B, García Pinillos R, et al. (2021) ‘The Veterinary Forensic Expert Centre In The Netherlands’. In Proceedings Book One Welfare World Conference. One Welfare CIC.
3. ‘Osteopenia’. (29 SEP 2021) Cleveland Clinic.
4. Bickle I. (12 MAY 2021) ‘Floating teeth’. Radiopaedia.

泛泛泛科學 Podcast 這裡聽：

當家中小朋友問你「煮雞與烤雞有何差別」，或者吵著為何不能常吃鹹酥雞，種種飲食問題你知道該如何解答嗎？《神廚賽恩師》有感於台灣大小朋友缺乏「食物教育」，而從蒸、煮、炒、炸等「料理單字」，為大家解惑料理背後的科學，探究我們每天吃的美食到底如何製成？

本集我們邀請節目製作人鄭佳華、主持人史達魯（祝福另位主持人納豆早日康復 QQ）聊聊《神廚賽恩師》的誕生過程。節目成形竟是因為製作人小孩害怕「吃雞」？中華料理繁多的料理方式，要如何以科學辨認其差異？認識「鮮味」竟是烹飪及點菜的小撇步？節目第二季還會教你煮泡麵、水餃更好吃的妙招？本集讓我們和神廚，一同暢遊「料理賽恩思」的世界！

• 02:21 節目起源於小孩怕吃「蛀蟲雞」？

《神廚賽恩師》自 2020 年於公視開播，從華人生活中重要的飲食文化為切入點，讓孩童從中獲得科學知識。製作人鄭佳華認為生活常遇上的問題，用「科學」來解決最快，因此也曾製作《非常有藝思》、《成語賽恩思》等將文藝與科學結合的節目。由於她曾聽家中孩童發問「煮雞與烤雞有何差別？」，甚至認為「雞的毛孔是被蟲蛀過」，深深感到台灣「飲食教育」不足，才動念想出《神廚賽恩師》的節目企劃。

• 07:47 從「蒸煮炒炸」認識料理的科學原理

製作人鄭佳華有感於不論孩童或大人，我們對「飲食」的食材來源、烹煮歷經的化學變化或食物內含的營養成分都不大熟悉。因此當她回頭查找資料時，發覺「中華料理」的菜名，如：清蒸鱸魚、紅燒豆腐，便已解釋該菜的烹調方式，而動念以蒸、煮、炒、炸等「料理單字」作為每集主題，由主持人納豆扮演學徒，帶領一群孩童「小學徒」，​​向另一位主持人、廚師史達魯請教美食烹調概念，探索廚藝背後的科學道理。

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• 10:15 阿宅廚師的「debug」料理精神

廚師史達魯過去為科學相關科系畢業，曾以電腦工程師為業，廚藝則完全是「自學」無師自通。他以工程「阿宅」角度來看，寫程式與做料理都是「debug」，以除錯的心態來解決問題，例如：發現炸雞皮脆肉不熟時，可先把雞肉放在水中煮熟，再裹粉去炸外皮，便可達到「皮脆且肉熟」的結果。近期，他還突發奇想，效仿製作魚露的發酵過程，試圖實驗把牛肉製成鮮美「牛肉露」；或把製作豆腐乳的「菌絲」炸來吃，沒想到吃起來還頗有「豆漿味」。

• 16:44 節目會不會知識量太爆炸？

2020 年第一季《神廚賽恩師》播出後，鄭佳華收到許多反應不俗的觀眾回饋，包含：孩童願意效仿節目，在家中自行操作「料理實驗」，由於實驗可在自家廚房進行，家長也較能從旁監督而感到放心。製作節目時，他們也盡可能不讓知識量「爆炸」，而是讓內容越拓越廣，讓節目更貼近生活。史達魯提及到臺北醫學大學兼課時，曾把節目提供學生當補充教材，甚至有學生藉此買下生平「第一瓶醬油」，只為實驗節目中提及的「梅納反應」，讓史達魯印象深刻。

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• 21:40 台灣人「三句不離吃」一定會看節目

《神廚賽恩師》節目包含多個環節：藉由棚內烹調實拍，解釋料理背後科學原理；並以故事動畫，介紹名菜的發展歷史；最後再至外景拍攝業內師傅、名廚做菜。鄭佳華認為台灣人重視飲食，談話內容「三句不離吃」，顯示大眾很願意從文化、科學方面理解「吃」，因此做飲食節目必定能吸引觀眾。

• 24:05 以科學區分料理方式差異

鄭佳華提及，許多烹調字詞如炸、炒，可從其象形文字看出其料理方式。籌備節目時，他們還發現有「伙房 28 法」細分各式烹調方式，許多料理方式連史達魯都未必知曉如何解釋，經過研究、向老師傅請教才知道箇中差異。另外，眾多相近的烹調方式，確實可用「科學」來解釋差異，如同：煮、燉、汆燙等水煮烹飪法，便是因為用水溫度高低、烹調時間長短不同，才讓成品的風味有所分別。

• 30:02 「食育」不淪為說教要親身體驗

近年，日本推行「食育」，培養孩童從小認識食物來源、接觸烹飪過程，介紹飲食對環境的影響，強調在地飲食觀念。《神廚賽恩師》也以節目推廣「食育」，藉由外景拍攝讓觀眾認識食物原產地，安排主持人及孩童親自採集、烹調食材，體驗料理的產製過程。孩童能藉此瞭解哪些料理營養，哪些則不健康應該少吃，例如：油炸的鹹酥雞，讓「食育」不淪為說教。史達魯還藉節目拍攝，認識「天然愛玉」竟可耐高溫不會融化，讓他而後運用於分子料理中。

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• 34:01 大人也要看的烹飪與點菜秘笈

《神廚賽恩師》把主持人納豆設定為「想當廚師但不會做菜」的學徒，希望孩童藉由他的角色，進而了解廚藝科學。然而，史達魯認為節目給大人收看，知識量也十分足夠，例如：談論「燒」的集數，請到資深范添美師傅，呈現料理東坡肉的神技；「醬」的集數中，提及「鮮味」的協同效應，解釋當兩種食材混合烹調時，游離胺基酸加上核苷酸起化學反應，能產生超過兩種以上的鮮味，像是日式高湯中的昆布與柴魚。觀眾除了藉此更知道如何烹飪，至餐廳點菜時也更知道如何搭配菜色。

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• 39:41 《神廚賽恩師》本身就是一次科學研究

鄭佳華形容《神廚賽恩師》精緻、多樣化的節目橋段，就像是一次科學研究。先由棚內「試吃」環節介紹該集主題，實際烹調食物理解料理的科學原理，再從動畫介紹名菜歷史，追溯背後的文化源頭，最後則請名廚「實作」該道料理。從食材源頭、烹煮原理到烹煮過程，皆於完整於節目中呈現，也是相當完整的一堂「食育」課。

• 43:24 失敗料理「加糖」就能補救？

今年播出的第二季節目，除了將延續先前「伙房 28 法」的烹調方式外，「酸甜苦辣」等味覺也將成為主軸。節目也驗證「失敗的料理加糖就能補救」的都市傳說，確實有其道理，藉此介紹各式味蕾的厲害。目前尚在規劃的第三季，也希望從食材如何轉變為食物切入，例如：黃豆能製作出豆腐、醬油等，讓觀眾能從更多元的角度認識飲食。

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• 51:07 看第二季偷學煮泡麵、水餃小撇步

第二季將於 3/11 起，每集於週五晚間 6 點於公視主頻道、7 點於公視 3 台首播，並且會同步在公視 + 影音平台上架。鄭佳華與史達魯再次推薦，《神廚賽恩師》雖是兒少節目，但大人小孩皆適合觀賞，可藉此更認識廚藝科學與飲食文化，也預告本季中將會透露煮泡麵、水餃更好吃的妙招。若想知道這些烹調小撇步，每週鎖定節目必定能有所收穫！