科技前沿 ︱ 不粘马桶,已经不是说说而已了......
目前,已经有一些防水涂层用在马桶上。这些材料面对液体效果良好,但却不能对付固体残留物。
2019年,《nature》新子刊Nature Sustainability(自然·可持续性)上发表了一篇文章。宾州州立大学自然灵感工程实验室的黄得胜教授带领研究团队,研发了一款“超滑涂层”。使用这种涂层制造的马桶内壁,真正做到了“不粘连”,可以使单次冲刷的用水量减少至少一半。他们将这款涂层命名为liquid-entrenched smooth surface,翻译过来就是液体固定的光滑表面。其英文缩写也相当贴切:LESS。论文第一作者,是黄得胜实验室的博士后,本科毕业于清华大学的王京。这个新型超滑材料是从猪笼草身上汲取的灵感。

(图片来源:和正卫浴公众号,侵删)

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猪笼草,一种罕见的以昆虫为食的植物。一旦猎物进入猪笼草布下的陷阱,这种植物光滑的内壁使得它们无法再爬出来,只能落入笼底,最终被分解。这是因为,猪笼草的内壁是一层蜡质材料。在微尺度上可以发现,在恰当的位置上,水起到了润滑作用,使得昆虫在接触后迅速滑落。基于这样的思路,研究团队制造出能够让各种黏性物质滑落的升级版材料。
为了实现这样的目标,马桶内壁的材料需要满足两个条件:其一,表面的粗糙程度要尽可能地低,也就是马桶内壁要尽量光滑;其二,排泄物接触马桶时,马桶与空气的界面、排泄物与空气界面的表面自由能都要尽可能地低。也就是说,要让马桶表面更加、更加、更加润滑。
基于这样的思路,研究团队最终打造出革命性的LESS涂层。令人惊叹的是,将普通的陶瓷马桶改造成不粘马桶,只需要两个喷涂的步骤,用时更是只需要5分钟。
使用这样的马桶,对于节约水资源的作用也立竿见影。研究指出,使用普通的马桶,一般需要至少6升水,才能冲洗干净;而对于LESS涂层,根据“粪便”含水量的差异,冲马桶的用水量可以减少50%~90%不等。此外,这种“不粘”马桶还可以有效杜绝细菌在马桶内壁滋生,不仅更卫生,马桶的气味也不那么难闻了。
如果说,到目前为止的描述都令你充满期待,那接下来这个事实可能会让你客观冷静。LESS涂层不能一劳永逸。硅油属于消耗品,冲一次少一次。冲洗大约500次后,就需要喷洒新的硅油涂层了。如果是普通的一家三口使用这款马桶,可能一个月内就需要添加新的涂层。而聚二甲基硅氧烷基底虽然比硅油耐用,但长期使用后,也需要修补。由此引发的另一个问题是,在缺水的不发达地区,使用这类马桶的成本似乎过于高昂。
盖茨基金会负责水、卫生项目的高级项目官员Carl Hensman就表示,目前将这项技术用于那些发展中国家“几乎不可能”。Hensman认为,这样的技术令人激动,但它需要在将来得到改进,从而“最终实现可持续性”。
爱迪生说:我们最大的弱点在于放弃,成功的必然之路就是不断重来。
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