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磁磚也能包膜!!! – 建材表面價值應用技術

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/05/26 ・1390字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

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文/廖英凱

隨著工藝的進步與技術的發展,擁有美麗紋路的磁磚已經不夠稀奇了,目前位於花蓮的「財團法人石材暨資源產業研究發展中心」,正結合當地的天然石材資源與石材加工工藝,並搭配在高科技產業常見的真空濺鍍表面處理技術,讓磁磚和石材能有更多的設計方式,更增強了建材表面的抗污效果!!

目前國內針對建材表面的自潔處理,多是將光觸媒(如二氧化鈦),塗抹在建材表面。利用光觸媒材質在接觸到光時,會產生躍升的電子與電洞,而有較高的氧化還原能力,藉此達到消毒殺菌的功效。但是,塗抹的光觸媒奈米微粒,是藉由凡得瓦力附著在建材表面,附著力不佳而容易脫落,壽命相當有限。而「石資中心」的團隊,目前則是採用真空濺鍍的方式,將鈦金屬等靶材原子濺射出來,沈積在待鍍的建材表面。

石資中心所用的真空濺鍍,屬於物理氣相沈積法(physical vapor deposition,PVD),原理是將鍍膜成分的原料(靶材)加熱氣化或解離,進而在基板上凝聚成薄膜或晶體。而真空濺鍍是在高真空度的環境中,填充氬氣等惰性氣體,利用高電壓製造輝光放電,使容器內的氣體解離形成攜帶正電的電漿態,這些帶正電的Ar+,會被電中性的靶材吸引,而撞擊在靶材上。此時靶材內的原子會被敲擊出飛向待鍍的建材基板,並沈積成薄膜。由於濺射出的靶材原子具有較高能量,靶材原子可撞擊入基板表面幾個原子層的深度,因此會比塗抹或是熱蒸鍍沈積等方式擁有更好的附著力。而採用真空環境,則是因為當氣體稀薄時分子之間的碰撞次數較少,此時金屬的氧化現象降低,也不易受到其他氣體污染。

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石資中心目前也藉由摻入不同的氣體,如氬氣或氮氣,以及鈦和二氧化鈦這兩種靶材,來營造出不同金屬色澤的表面加工,並因應不同建材表面微調靶材、氣體、氣體流量、真空度、濺鍍時間等參數。

磁磚表面真空濺鍍銀色的鈦金屬與螢光釉料,可以在暗亮處有不同的設計效果。
磁磚表面真空濺鍍銀色的鈦金屬與螢光釉料,可以在暗亮處有不同的設計效果。

濺鍍處理過的建材,除了能有美化裝飾效果的金屬光澤外,也形成了一層非常緻密的硬質保護膜。能抵抗大部分的礦物、金屬的刮傷。由掃描式電子顯微鏡(SEM)觀測濺鍍後的建材表面,可觀測到所選取的靶材Ti或TiO2會形成非連續狀的島狀結構。這些極細微的表面結構,能大幅提高建材的抗汙效果。石資中心的研發團隊,也建置了抗污效果的測試實驗,目前經過真空濺鍍的建材表面,可達到CNS14910五級的標準,在這個標準下,將混雜了和水的碳墨,以及優碘、Cr2O3,分別滴在建材表面一段時間後,不需要任何清潔劑即可單純利用清水沖洗乾淨。

在SEM下,建材表面呈現非連續狀的島狀結構的鈦鍍膜。
在SEM下,建材表面呈現非連續狀島狀結構的鈦鍍膜。

目前,石資中心的團隊集結了材料、機械、化工、實驗檢測與藝術設計等各領域的人才。利用花蓮當地營運已久的石材產業,結合表面處理技術。打造出高品質、客製化的產品,他們也不斷嘗試各種不同建材表面的運用和加工方式,考量各種材質的礦物組成、顏色深淺,以此建立材質加工參數資料庫,未來可以快速輔導或技轉給相關業者作為應用。

金屬光澤的鍍膜,還可以應用於磁磚表面的設計。
金屬光澤的鍍膜,還可以應用於磁磚表面的設計。

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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由 19 個國家級產業科技研發機構,聯手發表「創新科技專案」超過 80 項研發成果。手法結合狂想與探索,包括高度感官互動的主題式「奇想樂園」區,以及分享科技新知與願景的「解密寶藏」區。驚奇、專業與創新,激發您對未來的想像與憧憬!

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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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