有得玩、有得看、有得想！絕不冷場的 Open Call 頒獎典禮暨科普成果展，即將登場！

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

國科會首度舉辨「Open Call 頒獎典禮暨科普成果展」，於 112 年 5 月 26 日在臺北松山文創園區（簡稱松菸）一號倉庫登場，除進行「Open Call 科普創意松」競賽頒獎及作品展示，並集結 45 項科普活動計畫與科普產品製播計畫成果聯展，吸引逾千人次參觀人潮，與各界一同激盪科普想像，活動圓滿落幕。

《學子科普視角》21 件 Open Call 科普創意松獲獎作品吸引各界關注

為推動全民科普及擴散科普新知，國科會每年賡續辦理「Kiss Science – 科學開門，青春不悶」、「臺灣科普環島列車」等全國性科普活動，採分齡分眾設計科學主題及內容，打造全年齡的科學教育。

國科會去（111）年更舉辦第一屆「Open Call 科普創意松」全國競賽，首度聚焦校園年輕學子，由新世代學子的視角詮釋科普，分「科普創意提案」、「科普短片徵件」兩類徵件，吸引全國高中職及大專院校超過 400 隊報名，逾 1,200 名師生齊聚科普舞臺爭取桂冠，最終脫穎而出的 21 組獲獎師生隊伍，受邀出席今日成果展領獎及表揚，其作品並於現場展示。

頒獎典禮開始，先由醒吾科技大學生表演團體，以饒舌說唱表演方式串聯 21 支得獎科普作品主題及精神，為典禮揭開序幕。緊接者，由國科會吳政忠主任委員親自頒授獎狀予 21 組得獎團隊，主委除表揚並肯定青年學子所展現的多元科普創意及科學轉譯影片能力，也勉勵莘莘學子，持續保持對 STEAM 領域的探索，鼓勵加入國家科研人才之列。

綜觀此次成果展展出的獲獎作品，展現了學子多元豐富的創意，創意提案類作品囊括了醫學生的雲端休克教具、科普密室逃脫、偏鄉兒童心理輔導數位方案、電梯儲能解決方案、無人機教育推廣方案等。而科普短片類的獲獎作品更跳脫目前市面上現有科普影片表現方式，學子們透過饒舌說唱、動畫、類戲劇表演等影音創作模式，展現了新一代科普新勢力詮釋科普的獨特思維！

《科普知識饗宴》科普活動計畫互動體驗ｘ科普製播計畫精彩片花

此次首屆舉辦的科普成果展，更集結了國科會 45 個科普計畫成果共同展出，展出內容緊扣當前熱門科技及公民議題，例如：成功大學建築系劉舜仁教授團隊展出「Hello C – Slurry，循環趣！」，透過循環材料與物件微展覽、低碳材料膠結科普知識圖卡及循環材料手作體驗，幫助成長於地球暖化世代的大小公民們認識各種循環材料，並學習從己身出發共同塑造循環永續社會。

台北教育大學劉遠禎教授團隊展出之「AI 自駕車!城鄉 papago」，展示編程過程和 AI 自動駕駛訓練的成果，讓有興趣的小朋友實際參與 AI 自駕車編寫程式。屏東大學教育系徐偉民教授團隊融合原住民文化與數學，現場透過機器人展示原住民文化數學數位教材，並以 AI 互動方式讓與會者感受截然不同的數學科普體驗。

臺北市立大學古建國教授團隊從古籍沈括的《夢溪筆談》中提煉設計跨領域教材，將電流、藝術、與音樂結合，讓現場學子體驗一場貫穿古今、科學藝術交融的 STEAM 教學，提供大眾多元跨域科普互動與體驗。

今日頒獎典禮後之舞臺區，主辦單位安排知識滿點的科普影音饗宴，除將播映「Open Call 科普創意松」 12 支獲獎科普短片，亦精選國科會歷年補助製作的科普影視內容，選題扣合近期民眾關心之疫情及健康議題，安排系列單元如：《看不見的 V 世界》、《基因啟示》、《藥藥欲試》等；另外也挑選曾獲得或入圍金鐘獎的作品如：《下一步，AI。NEXT，愛》、《土壤的身世》、《發現國境之南》、《法布爾昆蟲記》、《吉娃斯愛科學》等精彩片花，於舞臺區 LED 電視牆進行輪播，吸引民眾駐足欣賞，讓參觀者沈浸在豐富的科普視聽饗宴。

由校園學子與學研界科普推手齊力促成之科普盛會 -「Open Call 頒獎典禮暨科普成果展」，在各界喝采下畫下句點。除了讓全民共同激盪對科普的想像外，「Open Call 科普創意松」競賽更成為新一代科普新勢力的搖籃，期待透過此活動，種下全民心中科學的種子，不斷往外擴散且向下扎根，厚植臺灣源源不絕的科研競爭力。