研究人员的迷你马桶,面对带黏性的仿大便,仍然完全不沾黏。 (图/onlinelibrary)
虽然大家都知道,吃喝拉撒是基本需求,所以厕所相当重要。但是保持整洁的厕所并不容易,需要时时清洁,否则马桶里出现一些沾黏,视觉与气味上就令人不悦了。中国华中科技大学的科学家,正在进行马桶材质的研究,想要制造出一种不会沾黏粪便的马桶, 使打扫厕所变得更为轻松。
生活科学(LiveScience)报导,中国华中科技大学首席研究员苏斌,和他的材料科学家团队用一些带黏性的材料来模仿粪便,调配酸酪奶、蜂蜜、淀粉凝胶的配方,制作出黏性不同的假粪便,经过反覆研,他们发现降低认沾黏的秘诀,与疏水性材料很类似。
在8 月5 日发表在《先进工程材料》(Advanced Engineering Materials)最新论文中写道:冲水马桶的发明,彻底改变了我们的生活方式,但这项创新是有代价的:即全球每天需要冲掉370 亿加仑(1,410 亿公升)的水。而且有时候冲不干净,会沾黏,只好再多冲几次。
研究团队从热带猪笼草的表面汲取灵感,猪笼草是一种食肉植物,可以在花瓶状的叶杯中捕获猎物;为了帮助将猎物引入陷阱,植物会分泌一种光滑的润滑物质。研究人员先在马桶表面涂上了一层油,有助于降低沾黏的机率。
论文写道:「当粪便落在材料表面上时,它们首先遇到的是润滑膜(油),而不是材料表面,这会大大降低黏附力。」
在化学层面上,这种光滑性源于一种称为「疏水性」的材料特性,人类排泄物的水分含量很高,因此疏水性表面将有助于防止粪便沾黏。
不过,油并不容易附着在马桶壁上,所以还需要新的马桶材料。团队使用一种称为选择性雷射烧结的3D 列印技术,将塑料颗粒和一种疏水性沙子融合在一起,生产出马桶的外壳,称为耐磨超滑冲水马桶(ARSFT),他们做出了一个小尺寸,仅8公分长、12公分深,和8.8宽的迷你马桶进行实验,融合塑料颗粒与沙子的特性,形成了多孔结构,刚才提到的润滑油就能填充这些孔洞,使得整个马桶都光滑不已。
由于润滑油储存在整个马桶表面上,甚至渗透进内部材料,从表面流失的油还能从材料内部更深处得到补充,使马桶继续保持其超滑的特性。即使是强烈的机械磨损(例如用马桶刷造成的磨损)也不会降低其光滑性。团队以最极端的方式,通过用砂纸擦洗迷你1,000 次来对此进行测试,仍然效果不错。
不过,目前还只是小尺寸的,显然还需要实际马桶大小才能知道是否理论正确,而且材料且前还不够普及,如何廉价生产也是一个挑战。