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空氣動力模組,降低台灣自行車產業風阻

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/21 ・1333字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

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文 / 陸子鈞

要是你在城市裡騎著U-Bike,一定不會在意自行車車體的風阻大小,因為身上那件波西米亞長裙所帶來的風阻,肯定大於車體本身的風阻。但要是你穿著車衣在賽道上騎著跑車想勝過其他選手,那麼肯定會在意自行車風阻所決定的關鍵毫秒。現在,競賽車隊想藉由風洞實測設計出低風阻的自行車,不必再遠赴海外了!

台灣的自行車產業名列世界前茅,近幾年的風潮使得自行車廠商從日常通勤,轉戰高單價的精品,其中一塊市場,就是競速用跑車。不過因為自行車廠商負擔不起風洞實驗室,因此要設計低風阻賽車時,都必須仰賴國外的設備。自行車中心的蔡博名經理說:「高單價精品自行車已經從過去主要追求的『輕量』,到現在一併追求低風阻,要是國內廠商無法跟上這波趨勢,很可能就失去了台灣自行車產業在國際上的位置。」

自行車中心蔡博名經理。
自行車中心蔡博名經理。

自行車中心的研發團隊,設計了一套自行車的空氣動力檢測平台,再借重位於成功大學的內政部建研所風洞實驗室來測量風阻,「空氣動力從過去應用在飛航設計、到後來的跑車,現在已經用到自行車上了,」但是飛機、跑車的空氣動力行為和自行車不一樣,因此需要另外開發。但光是測量空氣阻力並不夠,研發團隊還會針對測量的結果和模擬運算,提供建議讓廠商設計出風阻更低的產品,蔡經理解釋:「委請國外實驗室作風洞測試只能收到一份結果,空氣動力裡的know-how並不會透漏,廠商很難根據這樣的資料精進設計。」

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低風阻車架測試。
低風阻車架測試。

只要有適當的治具(將樣本固定在風洞設施裡的設備)這套技術從單一的零件,到選手連人帶車都能夠量測風阻。可是事情並沒有這麼簡單,自行車零件之間可能還會互相影響,「整車測量到的風阻,可不是單一零件測值的總和」,舉例來說,下管、前叉可能產生「渦流」,影響後面零件的空氣動力,而且還說不準是增加或者減少了整體的風阻。此外,像是飛輪只安裝在自行車的一側,所以需要整合整車的空氣動力資料,才能微調其他零件的設計來配合飛輪。蔡經理提到:「有些車架不是真的左右對稱,在設計上有眼睛看不太出來的差異。」

正在風洞中測試的選手。
正在風洞中測試的選手。
風洞中的煙霧吹過測試的選手。
風洞中的煙霧吹過測試的選手。

「風阻最大的來源是選手」,所以這套空氣動力平台也應用在許多人身部品的低風阻設計上。蔡經理拿出了一款外型特異的頭盔,他說:「像是這頂安全帽,因為導入空氣動力設計,還考慮到選手使用時的散熱、服貼,一頂定價7000多塊。」這定價就和一般的安全帽有明顯的市場區隔。還有像是車衣,因為速度、環境、姿勢不同,所以百米選手的「渦輪之速」或者菲爾普斯的「鯊魚裝」並不適用自行車選手,但是風洞實驗能夠模擬出自行車競賽時的風速或是不同攻角的風向,所以能夠設計出低風阻車衣。低風阻人身部品設計最大的困難在於必須平衡低風阻與舒適,「有些剪裁雖然能創造較低風阻,但可能會讓選手穿起來卡卡,」蔡經理補充說,而且有些低風阻的騎乘姿勢在比賽中禁止,這也要考慮進去。

更多資訊請參考解密科技寶藏

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創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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