【智活星期二】許家彰：用智活文創的方式讓社區永續經營

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

文／歐葳

智慧生活旅遊的最後一站原本是大鞍古道，但因為颱風來襲，步道不易行走，因此陳老師改帶玩家們到了大鞍國小，一邊重溫小時的記憶，一邊細聽大鞍的歷史。

要進入國小之前，老師帶領大家走了一段好漢坡，雖然距離不算長，但坡度挺陡的，一旁時有竹林密蔭、時有雜草小花，難得的是在路上見到了人面蜘蛛，在枝葉間，蛛網結得整齊且漂亮，讓走累的人在喘息時眼睛一亮。

大鞍國小是個規模迷你的小校，一度落入被廢校的命運，為了讓校園起死回生才轉型成對外開放的特色校園，因此任何人都能在校園裡泡茶聊天辦活動。校園中可以見到歷屆畢業生的牆壁彩繪，從畫面裡的畢業生人數看來，這間校園每年產出的畢業生真的是屈指可數，難怪學校會選擇這樣對外開放，以吸引更多的人進來。

陳高明老師帶領玩家們繞玩校園一周後，就在校園的活動平台上開了「大鞍講堂」，與大夥暢聊竹山願景。陳老師說：「當你去過很多國家之後，你就會發現台灣是最不會保護資產的地方！」他指出，早期台灣的竹管厝發展模式與日本的合掌屋其實很像，都是在家有喜事的狀況下全村的人會集結起來替你蓋房子，為得是一種祝福、也是全村合力的象徵。在日本，合掌屋已成聯合國認定的文化遺產，但反觀台灣，竹管厝早已被拆得差不多了，甚至沒有多少年輕人有機會接觸這樣的特殊歷史建築。

另一方面，他也舉巴黎為例，在戰爭時，國家為了要保護藝術資產不遭受破壞，不惜動員人力將彩繪玻璃拆除，另外保管，如此傾全力保護這些文物的人文精神徹底感動了老師；除此之外，老師也拿同樣使用筷子的日韓兩國來說明文化教育的重要，中國雖為筷子的發源地，卻沒有教導孩子們認識筷子文化，為了方便、不阻止孩子使用湯匙或叉子做替代，反觀日韓兩國十分重視筷子文化，甚至都將筷子課納入正課，需要通過考試才能畢業，如此不同的教育正塑造出不同的文化氣質。

大鞍講堂精彩的故事就在敏哥一聲「老師！落雨了～」中被迫暫停，玩家們紛紛卯足全力爬上好漢坡，只見米粒大的雨滴就在分秒中長成了豆子大的模樣，大夥又累又喘的模樣，雖是狼狽，但卻明顯感受到山間空氣頓時消暑了許多。坐上遊覽車，擦乾身子，玩家們都被這突來的暴雨擺了一道，只能算是竹山送來的道地大禮啊——午後對流雨！

在車上細數陳老師今天與玩家們分享的故事，可以說是巨細靡遺，從小鎮的古早故事到台灣文化發展願景，再回想前一天的老師們對在地文化的熱愛，智活玩家們不難發現行程中的每個在地人都是熱愛這個山頭的，他們使用了自己的方法把鹿谷和竹山的「好」交代給所有人，難怪會有玩家分享心得時只說了兩個字：感動！

文／歐葳

吃完早餐，智活玩家們揮別了充滿檳榔花香的新溪頭初陽生活會館，離開初鄉，下山前往竹山小鎮。竹山是日治時代發展竹藝的主要地方，也是前一天所嘗試的竹編QR code主要推廣處，只要在配合的商家門口就能見到特別的竹製招牌，格外引人目光。

今天的第一站是小鎮文創，前名小鎮故事館，是何培鈞先生規劃用來推廣文化創意發展的基地，除了小鎮文創之外，何培鈞還另外使用了兩個場地，分別為前山綻和竹巢學堂，三個空間的氛圍不盡相同，但都是為了要給年輕人到竹山發展的機會而開闢的。

今天接待智活玩家的在地導遊是陳高明老師，老師的專長雖是竹藝，但因為從小在竹山生長，也是個講地方故事的好手，一路上細數當地歷史，竹山曾經的三多：旅館、金飾店、酒店，雖然早已沒落，卻在老師的生動描述下彷彿活了起來，遊走在林杞埔老街中，老師或指著嶄新的全聯福利中心，遙想日治時期曾經的日本小學校；抑或指著整修中的騎樓，細數過去風光大旅店的時光。玩家們的腳步走踏在老街裡，身邊的光景從日式木板屋到為巴洛克式建築，彷彿成為了時光旅人，穿梭在歷史之中。

除了想像過去建築的樣貌，老街上也依然留有過去的老行業，玩家們走過了米麩店，嘗到剛爆好的熱熱米香，也途經保留傳統擺設的柑仔店，內部也還販賣如油燈等古老器具；最難得一見的就是傳統打鐵店，師傅現場燒了火紅的鐵塊，用機器打給玩家們看，玩家們都屏氣凝神、睜大雙眼，仔細觀看這在都市中難得一見的傳統工法。

結束老街巡禮，何培鈞先生已在竹巢學堂等待玩家們的到來，豔陽天裡的冷氣房特別誘人，團隊也準備了捲仔粿和紅茶供玩家品嚐，準備聆聽關於培鈞與竹山的故事，他分享了在「天空的院子」的創業歷程，帶出了年輕人對於未來世代的夢想與想像，這一段小小的分享，作為上午活動的結尾，也為下個地點做了預告。

下一站，就是培鈞的夢想基地「天空的院子」，在整修之前，這裡是荒廢的古厝，在他的巧手規劃下，與友人重新翻修了這個古色古香的三合院，從屋頂瓦片、竹屋內裝保留到門環獅頭的風格選擇，處處可以見到他的用心，同時，也為了服務進駐的旅客，提供了特色餐點，也就是今日玩家手中的花布便當。

走進餐廳，大紅的花布便當一個個躺在桌上，彷彿像在招手、要大家快快拆開大快朵頤，玩家們雖然十分好奇，但仍不忘和難得一見的午餐拍照打卡、與朋友分享；除此之外，餐廳附近的景色也令人驚歎連連，翠綠的山頭一個接著一個，綿延不絕，玩家們飯後三五成群、映著好山水就聊開了呢！