牆 的 清潔 不 只 是 辛苦 甚至 可 說 是 一 件 高危險 的 工作 如果 能夠 有 自潔性 的 塗料 就 可以 運用 在 建築 外 牆 只要 經過 雨水 沖刷 建築物 馬上 亮麗 如 新 就 可以 免去 人工 清洗 的 麻煩 與 危險 位於 新竹 的 工研院 所 研發 的 自潔性 塗料 可以 適用 於 不同 的 材質 與 目的 例如 建築 外 牆 衛星 天線 與 其他 金屬 表面 比較 常 用 的 是 建築 塗料 就 是 水泥屋 外 牆 第二 個 可以 應用 的 地方 就 是 衛星 天線 下雨 的 時候 水 如果 附著 在 接收器 或是 碟盤 上面 其實 會 影響 它 的 訊號 反射 跟 接收 超疏水型 的 那 個 自潔 塗料 處理 塗上 水 就 不 容易 黏 在 上面 所以 它 可以 避免 訊號 下降 目前 許多 新式 的 馬桶 也 使用 了 這 項 新 科技 在 這 個 馬桶 的 表面 上 作 一 個 特殊 的 像 這樣 的 奈米 結構 的 一些 塗層 可以 讓 我們 排泄 的 汙物 不 容易 沾上去 所以 我們 在 沖洗 的 時候 非常 容易 一般 未 經 處理 的 表面 即使 沖水 仍然 不易 帶走 髒汙 經過 塗料 處理 的 疏水性 表面 透過 沖水 髒汙 很 容易 就 脫離開 表面 而 塗料 依 其 自潔性 的 強弱 與 結構 的 差異 分成 易潔 與 自潔 兩 種 字面 上 來 看 易潔 就 是 它 很 容易 清潔 所以 它 需要 人工 去 清潔 它 自潔 的話 就 是 自我 清潔 它 不 需要 人工 去 清潔 它 易潔 的 基材 選擇性 很多 使用 也 很 廣泛 像 玻璃 __UNDEF__ 磁磚 __UNDEF__ 金屬 器材 甚至 某些 石材 表面 如果 需要 保持 原色 的話 都 可以 使用 易潔 塗料 3C 的 機殼 介面 亮面 金屬板 常常 會 沾附上 指紋 塗上 了 塗料 　 指紋 就 比較 不會 沾附 上去 易潔 塗料 是 奈米 等級 的 結構 表面 就 如同 山谷 與 山峰 起伏 不 大 水珠 在 上面 會 呈現 疏水 的 狀態 跟 底材 接著 性 比較 好 而 自潔 是 微米 加上 奈米 的 結合 如同 山坡 上 有 樹木 它 是 一 個 大 結構 與 小 結構 的 結合 表面 起伏 比較 大 讓 水珠 達到 一 個 超 疏水 的 狀態 髒汙 也 無法 附著 但 它 跟 底材 的 接著性 也 比較 弱 缺點 就 是 防汙性 無法 像 自潔 塗料 那樣 好 自潔 是 微米 加上 奈米 等級 去 結合 它 因為 它 要 做 一 個 超撥 水 像 蓮花 那樣 的話 它 必須 要 一 個 很 大 的 結構 再 加上 一 個 奈米級 的 結構 去 結合 它 才 有 辦法 達到 一 個 超 疏水 的 狀態 自潔 都 希望 放 在 一 個 人工 不會 碰觸到 的 地方 就 像 外 牆 人 都 不會 碰觸到 它 那 易潔 與 自潔 除了 功能 上 的 強弱 以外 還 有 什麼 分別 呢 最 簡單 來 看 的話 易潔 的 話 通常 就 是 你 塗上去 你 大概 看 基本 表面 上 就 跟 原本 的 大部分 是 一樣 的 你 希望 它 保有 它 原本 的 原色 或者 它 一些 光澤 紋路 或者 是 一些 它 的 一些 原本 的 樣式 但是 你 不 希望 被 遮蓋上去 的 東西 又 把 這些 蓋住 的 時候 就 用 易潔 的 這 種 東西 目前 在 數 種 大眾 交通 工具 如 高鐵 台鐵 都 開始 使用 相關 塗料 以 節省 清潔 車體 所 需 的 人力 與 時間 易潔性 塗料 的 最終 目標 當然 就是 希望 水 一 沖 即可 清潔 溜溜 然而 台灣 這 種 高溫 高濕 的 氣候 環境 比 歐洲 國家 嚴苛 許多 實際 應用面 上 比較 難 去 克服 因此 很多 在 歐美 國家 的 自潔 產品 可能 無法 在 台灣 正常 的 使用 另 一 種 自潔 的 方式 也 是 運用 奈米級 的 塗料 不過 它 需要 光線 來 催化 整 個 反應 過程 這 是 被 喻為 21世紀 最 環保 的 光觸媒 清潔 技術 跟 蓮葉 效應 不同 的 就 是 蓮葉 效應 它 算是 一 個 物理 現象 因為 它 只是 表面 的 一 個 奈米 結構 的 光觸 媒 它 是 一 個 化學 反應 的 結果 照光 前 水 與 光 觸 媒 表面 的 接觸 角度 通常 大於 40 度 髒汙 就 容易 附著 在 上面 照到 光 後 二氧化鈦 表面 上 的 氧 會 脫除 形成 氧 空 缺 空氣 中 無所不在 的 水 分子 就 會 填入 附 在 上面 形成 單層膜 使得 水 與 表面 的 接觸角 變成 0 度 成 了 超親 水性 因為 超親水性 的 關係 所以 雖然 油 汙沾 附上去 也 可以 很 容易 清洗掉 透過 大自然 中 的 雨水 就 可以 輕易 的 沖洗掉 髒汙 達成 了 自我 清潔 的 功效 大部分 的 光觸 媒 現在 應用 上面 都 是 在 環保 科技 上面 的 應用 比如說 像 水 處理 或是 空氣 的 淨化 處理 像 我們 一般 的 冷氣機 也 那 種 光 觸媒 的 像 防霧 玻璃 像 那 個 汽車 的 後照鏡 聯合國 有 兩 個 很 重大 的 議題 第一 個 是 能源 第二 個 是 乾淨 的 水 全 世界 有 70% 的 國家 他們 的 水 都 是 不 夠 的 那 所以 他們 的 水 的 淨化 其實 乾淨 的 水 是 一 個 很 重要 的 議題 2011年 吳紀聖 的 團隊 設計出 一 套 以 太陽光 驅動 的 光觸 媒淨水 裝置 或許 可以 為 超抽 地下水 的 台灣 養殖業 找到 另 一 個 更 環保 的 淨水 處理 方式 如果說 能夠 將 太陽光 加上 光觸 媒 將 水質 多少 淨化 那 就 可以 降低 地下水 的 一 個 抽用 可是 我們 要 收集 太陽光 必須 要 設計 一 個 集光器 就 是 用 一 個 拋物面鏡 是 最 方便 的 所以 就 買 了 一 個 小耳朵 再 貼上 鋁箔 的 反射 第二 個 問題 就是說 那 你 光線 怎麼 傳輸到 你 要 用 的 地方 通信 光纖 本來 就 是 可以 傳送 這些 光線 而且 可以 轉彎 第三 個 就 是 在 我們 實驗室 用到 的 一 個 叫做 這 個 蜂巢式 的 一 個 結構 裡面 有 很多 微小 的 孔洞 我們 把 光 觸媒 塗抹 在 上面 正好 就 是 用 光纖 把 光線 輸送進去 那 這 時候 就 可以 把 它 整個 泡到 水 裡面 去 這樣 水流 過去 的 時候 因為 它 是 一 個 多 孔 的 形狀 所以 就 得到 一 個 很 好 的 一 個 結果 集光器 用 小耳朵 的 拋物 面鏡 集合 光 以後 投射到 鏡子 上 再 一起 反射到 小耳朵 中間 的 集光器 利用 光纖 帶到 水 中 的 蜂巢 結構 與 光觸 媒起 化學 作用 發現 說 它 在 一 兩 個 小時 內 能夠 將 幾 個 ppm 的 這 個 酚 降解到 幾乎 都 沒辦法 偵測 所以 說 證明 它 是 有效 的 最早 能夠 觸發 光觸媒 的 光線 是 紫外線 所以 只 能 在 室 外 使用 近年 來 如何 讓 可見光 也 可 感應 的 光觸 媒 正在 持續 研發 中 太陽光 裡面 大概 70% __UNDEF__ 80% 都 是 可見 光 目前 有 許多 的 研究 就是說 用 不同 的 材料 或是 二氧化鈦 的 改質 它 可以 將 這 個 激發 的 光源 偏移到 這 可見光 來 室 內 的 UV 光 很少 那 如果說 你 可以 用 可見光 的 觸媒 在 室 內 就 可以 使用 比如說 像 抗菌 __UNDEF__ 防汙 這 種 醫院 或是 廚房 都 可以 派 的 上用場 水鳥 必須 在 水 中 覓食 牠 的 表面 也 有 一 身 好 功夫 只要 輕 甩 幾 下 羽毛 就 能 將 水珠 甩落 鳥兒 經常 用 嘴 或 頭 先 在 尾脂腺 上 擦磨 然後 再 往 羽毛 上 塗抹 這樣 一方面 使 羽毛 有 光澤 另一方面 可 使 鳥羽 保持 防水 性能 不 沾 水 更 妙 的 是 水鳥 羽毛 不會 因 水 而 沾濕 並且 能 保持 很 好 的 透氣性 這 也 給 了 我們 衣服 上 的 新 想法 Gore-Tex 等 布料 能 同時 兼具 防水 與 透氣 的 功能 以前 的 觀念 防水 透濕 兩 個 其實 是 一 個 矛盾 的 防水 的話 它 就 不 透濕 現在 科技 可以 做到 我 既 防水 又 可以 達到 透濕 這 種 功能 主要 是 裡面 有 一 層 PTFE ( 聚四氟乙烯 ) 薄膜 每 平方 英吋 裡面 的話 大概 有 九億 個 孔洞 外面 的 雨滴 的 話 跟 孔洞 比起來 的話 它 變成 相當 的 大 所以 它 沒辦法 透過 這 個 薄膜 但是 可以 把 我們 裡面 的 濕氣 排到 外面 來 可以 穿 得 比較 舒服 這 種 保暖 又 防水 透濕 的 夾克 其實 也 是 跟 大自然 在 學習 現在 讓 我們 把 鏡頭 潛入 海 中 魚 是 游泳 專家 有 些 魚類 的 表皮 隱藏 著 神奇 的 秘技 鯊魚 的 皮膚 摸起來 粗粗 的 再 靠近 一點 可以 看到 層層 相 疊 的 魚鱗 形成 綿密 的 Ｖ 字形 微壕溝 鱗片 能 打破 皮膚 上 的 紊流 大大 減少 水流 的 摩擦力 也 就 大幅 減少 游動 時 的 阻力 這 也 是 鯊魚 可以 快速 游動 得以 在 海 中 稱霸 的 原因 之 一 人體 的 皮膚 都 有 毛髮 也 有 毛細孔 這些 毛髮 在 水 中 的 時候 它 是 一定 會 產生 相當 程度 的 水 阻力 設計 的 原理 是 希望 覆蓋 部位 比較 多 而且 它 在 衣服 的 本身 上面 也 有 做 波紋 的 設計 它 會 改變 水流 幾乎 是 沒有 什麼 水阻 的 2008年 的 奧運 奪下 了 94% 的 金牌 那 幾乎 打敗 了 各 家 品牌 的 金牌數 很多 世界 紀錄 在 穿 了 鯊魚裝 之後 被 重新 的 改寫 那 最 好 的 數字 有 大概 將近 快 到 兩 秒 我們 先 來 看看 人 是 怎麼 游泳 的 速度 慢 的 時候 流體 分層 流動 互 不 混合 稱為 層流 游 得 快 一些 流體 的 流線 開始 出現 波浪狀 的 擺動 游 得 很 快 的 時候 流線 不再 清楚 可 辨 流場 中 有 許多 小 漩渦 就 是 紊流 水流 經過 人體 時 會 形成 有 黏滯 傾向 的 邊界層 在 離開 人體 時 產生 紊流 紊流處 的 壓力 要 比 物體 前端 低 許多 因此 會 產生 阻力 在 奧運 大 出鋒頭 的 鯊魚皮 泳衣 粗糙 的 表面 模擬 鯊魚 表皮 的 紋理 可以 讓 流體 形成 小型 紊流 引導 運動員 身體 周圍 的 水 更 快速 的 流動 並 讓 水 離開 身體 的 位置 延後 以 減少 阻力 打破 多 項 紀錄 的 鯊魚 裝 引發 比賽 公平性 的 爭議 FINA 國際 游泳 總會 宣布 於 2010年 起 禁用 原始 設計 的 鯊魚 裝 也 制定 了 泳裝 新 的 規則 根據 FINA 最 新 的 規定 包括 包覆 的 範圍 表皮 的 設計 全部 都 是 有 新 的 規定 魚類 完美 的 流線型