大科學人專訪｜龔建嘉：「將日常體驗轉換為人生資產」是一輩子持續成長的關鍵

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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自己可以選擇想做的事是很棒的事

Ｑ：黑嘉嘉在國小、國中、高中分別遇過什麼「有成就感」或是「特別挫折」的經驗？

我的媽媽是數學和英文老師，因為姊姊國中要開始自學，我就跟著姐姐自學，後來國中就到美國讀書，小時候媽媽給了我很多的學習資源，比方說圍棋。

我在美國念中學是兩點半就下課，學業滿輕鬆的，每週五學校規定老師不可以給學生出作業，週末要好好去玩，禮拜一會比較晚上課，整個設計都是非常人性化。我們有一堂課，是可以自己選擇要上什麼，像是電腦、合唱團唱歌、美術。這三堂課是妳可已自己選擇要上哪一堂課，這樣可以自己選擇是很棒的事情！

整個求學過程算是滿快樂的，應該算是滿順利的。

沒有環境就自己創造

Ｑ：你覺得什麼是學習過程中最重要的關鍵？

我覺得有興趣是最重要的，我到美國之後，是完全沒有圍棋的環境，在美國找不到圍棋老師，也找不到會下棋的任何人，我有點靠著自學，在網路上自己找對手下棋，自己看棋譜，自己覆盤。因為我對圍棋很有興趣和熱情，所以我願意花很多間，哪怕我沒有環境，我也自己創造環境給自己。

除了學習動機獨立思考和勇於嘗試同等重要

Ｑ：自學的過程中是否遇到挫折和挑戰？又如何解決困難和挑戰？

我覺得當我在台灣我有圍棋老師的時候，我發現老師說什麼，我就聽什麼，沒有真的理解。比方老師說要下這裡好，我不知道為什麼，我下次就下這裡，但我沒有真的就理解為什麼要下這裡，到美國沒有老師，我就必須全部自己思考，那為什麼下這裡呢？到底好在那裡？我就開始不下這裡，看看會發生什麼事，在這一次次的失敗中學習，自學的過程當中會發現很多過去沒有想過的問題。

除了動機之外「獨立思考的能力」、「嘗試」也同等重要，得自己思考和理解過後才會變成你自己的，如果硬背可能很快就忘記了！

小朋友能夠擁有選擇的權利

Ｑ：給台灣教育的建議？

就我過去在台灣唸小學的經驗，我覺得最大的問題就是我會被強迫去背很多東西，這些東西考完試之後就忘光了，之後也是完全不會用到，還有一次台語課我考了一百分，事實上我一句台語都不會講，我就覺得很離譜，一句都不會講怎麼會考到一百分，這個情況是不正常的，不應該出現這樣的情況，運用應該是最重要的，不應該是我考了一百分覺得自己很棒，但那應該是要有慚愧的心情，我考了一百分但我一句台語都不會講。應用才是我覺得更重要的事情！

我會希望小朋以能夠有更多選擇的權利，他們可以選擇喜歡什麼，自己想要學習什麼，也喜望他們能夠有更多獨立思考的能力，這也是需要老師去帶領他們，學習獨立思考。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」， 黑嘉嘉分享給我們的大科學人宣言：

❛❛ 人生如棋，在 19 X 19 的棋盤宇宙中，學習處事真理；落子無悔，每個選擇都牽動著下一個結果。  ❜❜  ——黑嘉嘉

人生如棋，落子無悔，是黑嘉嘉喜歡的圍棋格言，棋盤上的道理都是可以運用到科學和生活當中。在這邊也跟大家分享「黑嘉嘉的圍棋線上教室」最近剛好滿一週年，科學是生活，生活是科學，如果你對棋盤中的思考模式想進一步了解，歡迎大家報名體驗，有成人和小朋友的課程可以試上哦。

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他是胡子 Huzi，是台灣少數以實驗型內容為主的 YouTube 創作者，更被網友戲稱爆炸系創作者，也許你會很意外，這位胡搞小子在成為百萬訂閱 Youtuber 之前曾經是一位老師！

家裡開補習班、大學成績恰恰落在師範、教育大學的胡子，走向教職似乎是老天爺為好人為師的他預備了一條安全且穩定的道路，然而當胡子進入體制內的教育現場，亦或是協助父母經營家裡的補習班，他發現自己沒有辦法專注在喜歡的教學上，更多的時候他需要教的不是小孩而是孩子的家長。

在自我探索的過程中，胡子被 Youtuber 這個職業給吸引，他勇敢的放棄、勇敢的相信，果斷離開碩士學位的最後一哩路，突破舒適圈為自己的選擇拼搏。現在的胡子繼續把「好人為師」的精神放在影片創作裡，藉由數位傳播的影響力，把他相信的教育理念、價值觀加進去，這一回成為創作者，他可以放心胡搞各種被束縛的框架，帶著更多的大小朋友一起胡思亂搞！

胡子的人生故事和教育觀點，邀請你一起往下閱讀>>>

順勢而為成為教育者

Ｑ：胡子是怎麼樣走上教職這條路？

會往教職走完全是順勢而為，我家裡本身其實都是老師，我的爸媽有經營一家補習班，我高中沒有特別愛念書，就念著念著剛好指考分數坐落在教育學院、師範學院，我就想說未來如果可以當個老師，就可以在家裡補習班幫忙，當老師對當時的我而言最安全最穩定的道路。

自己也有一點點「好為人師」的特質，在教別人讓別人變好的過程，可以讓我感受到成就感。一個人能因為我而進而改變，會讓我感到高興，覺得當老師這途應該滿適合我的。

不過到了第一線的教學現場，才發現我是喜歡教人，但學校體制的老師除了把學生帶好，還有很多很多很多很多…….繁瑣和我不想處理的事情，比方說跟家長溝通，小的要教，大的也要教，還要處理學校交代的一些意義不明的行政事務，總覺得很多事有更好的做法，但常常不能盡如人意。

後來我的心力主要放在補習班這邊，然而來到補習班的學生，最主要的目的就是要提升課業成績，有一些教學理想又不一定能放在補習教育裡，之前在學校碰到的家長問題也還是存在。

比方我曾經有個學生有注意不足過動症（ADHD），但因為他是長子長孫，全家對他寄予厚望，希望這個孩子未來能當醫生，當時我主要帶他數學和自然科學，從一開始的七八十分，慢慢到平均到九十、九十五分，但家長看到進步只覺得「為什麼都到九十了，還是不能到達一百分」，他的才華不應該往醫生的方向過去，在他讀書的過程中，我可以感受到他是讀得很痛苦。

因為補習班是家裡開的，除了教學我也要處理行政事務，想到未來十年、二十年如果還要過著這樣的生活，我知道自己沒辦法這樣下去，一直以來我都告訴學生要多方嘗試，勇於追求自己的夢想，但到頭來我發現我自己才是那個不滿現狀卻又不敢跨出舒適區的人，於是我在碩三那年毅然退學離開教育研究所、離開教學前線，先去當兵再慢慢思考自己到底該何去何從，後來才在替代役服役期間發現 YouTube 這條路。

試著為自己創造工作

Ｑ：什麼樣動機開始經營 Youtube 頻道 ？

我從研究所退學之後，在替代役服役期間花了大量的時間思考自己的各種可能性，低潮時就看一些雞湯影片來振奮自己，偶然間發現原來經營 YouTube 可以作為一個職業，而且收入可能可以很不錯！ 於是我花了大量的時間研究，本來是因為之前受到很多翻譯的雞湯影片鼓舞，所以想當個翻譯 YouTuber，提升語文能力的同時又可以讓我翻譯的影片發揮影響力，鼓舞更多像我這樣對人生感到徬徨的年輕人。

但後來發現這樣很容易遇到版權問題，而且既然都要花時間了，為何不用來投資自己？於是我轉而朝向當時很喜歡的 Hajime 社長、人生肥宅 x 尊那種快節奏的「開箱＆實驗」路線前進，畢竟這種內容的題材源源不絕而且永遠都會有市場，再者，只要觀眾對我的形象開始產生信任，我也一樣能發揮雞湯影片一般的影響力來改變大家，畢竟就我以前的經驗來說，學生總是在他們最喜歡的老師所教授的那個科目展現出最高的學習熱忱，因此我給自己一年的時間，從零開始學習影像剪輯、社群經營、企劃籌備、等等全新知識，慢慢地走到今天。

人生就是需要勇敢的相信、勇敢的放棄

Ｑ：放棄教職，家人得知胡子當初要成為 Youtuber 的反應？

從小家人都蠻放任我自由發展興趣，但他們可能有發現我並沒有真的發展出什麼興趣，如果不接補習班、不當老師，我也沒有什麼特別能工作謀生的技能，他們就覺得我好好接管家裡的補習班就好，他們也可以退休，我越長越大他們希望我當老師接補習班的期望也越來越強烈和明確。

當我做了從研究所退學的決定，家人一開始得知也很崩潰，說我都已經讀到碩三了，為什麼不咬著牙把論文寫完，當時他們對我要當 Youtuber 的想法是很不能諒解，因為在他們的認識中並沒有這樣的職業，他們會覺得很危險風險很高，也是擔心我拉，全天下的父母都是這樣的！

瘋子的定義，就是重複做一件事情卻期待得到不同的結果

Ｑ：胡子選擇這句科學人宣言的原因？

我覺得科學很多理論定律都可以運用在現實生活中，例如自然科學很強調的是科學的再現性，如果完全重複同樣的動作，理論上都應該要得到同樣的結果。

在日常生活中，如果你想要得到不同樣的結果，但你又不改變你的生活，是不可能會有所改變，比方說想要減肥，但又不運動不改變飲食習慣，想要找理想伴侶，但用同樣的擇偶邏輯，也不改變自己的身心狀況和生活習慣，你永遠都只會找到一樣的人，只是換著不同的名字罷了，所以我覺得這句話放在生活其他地方也都是很好用的。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」，胡子 Huzi 分享給我們的大科學人宣言：
❛❛ 瘋子的定義，就是重複做一件事情卻期待得到不同的結果  ❜❜
——愛因斯坦

胡子分享的科學宣言，恰巧呼應著他的人生抉擇，因為看見體制教育、補習班教育裡的限制，他勇敢的跨出改變，為自己開創新局。科學定理不只能存在科學課本裡，我們也能活在這些道理之中！

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