使用馬桶時，可能每一位讀者都遇到過這樣的問題：排泄物在馬桶壁上留下痕跡，難以沖洗。這樣不僅不美觀，也帶來了衛(wèi)生隱患。現(xiàn)在，賓州州立大學(xué)的研究團隊開發(fā)出一種名為“LESS”的超滑涂層。經(jīng)過LESS涂層改造后，馬桶不僅變得不粘，還大幅減少沖馬桶的用水量，同時讓馬桶環(huán)境更加衛(wèi)生。

相信每一位讀者都深有體會：使用馬桶時，以下兩個難題似乎總是難以繞開：如果讓排泄物沿著馬桶壁滑下去，光潔的馬桶表面往往會殘留一些令人不快的痕跡，難以沖洗;而排泄物如果是直接落入水中，后果就像是菲律賓的跳水選手，天女散花，屁股遭殃。

當(dāng)然，聰明的你可能會說，如果善于在馬桶中放紙，這兩個問題都能得到解決。的確，廁紙可以幫助我們抵擋第一輪攻勢，但卻經(jīng)不住第二輪、第三輪的輪番沖擊。每一次看到馬桶內(nèi)壁被污染，你是否想過：既然有不粘鍋存在，這個世界上為什么就不能有不粘馬桶呢?

沖馬桶的水資源危機

其實，這是一個非常重要的問題——它的意義絕不僅僅是維護衛(wèi)生間內(nèi)小環(huán)境的衛(wèi)生、整潔，更關(guān)系到全球數(shù)十億人的用水與公共衛(wèi)生問題。

慢著，把馬桶沖水與全球人口的生存問題聯(lián)系起來，會不會顯得有些牽強?看了下面這組數(shù)據(jù)，你會發(fā)現(xiàn)這個說法一點都沒有夸張：

沖馬桶，是一件耗水量巨大的工程。以美國為例，24%的室內(nèi)用水，都用來沖馬桶了。而在全球范圍內(nèi)，每天用于沖馬桶的水超過1400億升，這個數(shù)字幾乎是整個非洲每日用水量的6倍。要知道，全球70億人口中，半數(shù)都面臨著嚴(yán)重的水資源危機。在這樣的背景下，沖馬桶消耗的水資源過于驚人。

另一方面，水資源的不足，使得一些缺水的地區(qū)根本無法建造馬桶——因為沒有足夠的水來沖洗。根據(jù)聯(lián)合國的數(shù)據(jù)，大約有26億人無法獲得基本衛(wèi)生服務(wù)，如坐廁或蹲廁?；A(chǔ)衛(wèi)生設(shè)施的缺乏，讓這些地區(qū)的人群面臨更嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生形勢。

怎樣才能減少如廁過程中的水資源消耗?當(dāng)然，這里并不是讓大家從自身生理上做出改變。一個重要事實是，沖馬桶用水中，相當(dāng)一部分都是為了沖干凈馬桶壁上的殘留物。也就是說，不粘馬桶如果真正出現(xiàn)，將為解決全球的水資源與公共衛(wèi)生問題做出一份貢獻。

LESS water

目前，已經(jīng)有一些防水涂層用在馬桶上。這些材料面對液體效果良好，但卻不能對付固體殘留物。

現(xiàn)在，賓州州立大學(xué)自然靈感工程實驗室的黃得勝教授帶領(lǐng)研究團隊，研發(fā)了一款“超滑涂層”。使用這種涂層制造的馬桶內(nèi)壁，真正做到了“不粘連”，可以使單次沖刷的用水量減少至少一半。在發(fā)表于《自然·可持續(xù)性》的論文中，他們將這款涂層命名為liquid-entrenched smooth surface，翻譯過來就是液體固定的光滑表面。其英文縮寫也相當(dāng)貼切：LESS。論文第一作者，是黃得勝實驗室的博士后，本科畢業(yè)于清華大學(xué)的王京。

近10年前，在哈佛大學(xué)做博士后時，黃得勝就從豬籠草身上汲取了靈感，制造出新型超滑材料。

豬籠草，一種罕見的以昆蟲為食的植物，相信讀者一定有所耳聞。一旦獵物進入豬籠草布下的陷阱，這種植物光滑的內(nèi)壁使得它們無法再爬出來，只能落入籠底，最終被分解。這是因為，豬籠草的內(nèi)壁是一層蠟質(zhì)材料。在微尺度上可以發(fā)現(xiàn)，在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?，水起到了潤滑作用，使得昆蟲在接觸后迅速滑落。

現(xiàn)在，基于這樣的思路，研究團隊制造出能夠讓各種黏性物質(zhì)滑落的升級版材料。

為了實現(xiàn)這樣的目標(biāo)，馬桶內(nèi)壁的材料需要滿足兩個條件：其一，表面的粗糙程度要盡可能地低，也就是馬桶內(nèi)壁要盡量光滑;其二，排泄物接觸馬桶時，馬桶與空氣的界面、排泄物與空氣界面的表面自由能都要盡可能地低。要做到這一點，就要讓馬桶表面更加潤滑。

基于這樣的思路，研究團隊最終打造出革命性的LESS涂層。令人驚嘆的是，將普通的陶瓷馬桶改造成不粘馬桶，只需要兩個噴涂的步驟，用時更是只需要5分鐘。

首先，需要向普通馬桶噴涂一層聚二甲基硅氧烷的基底。這是一種長鏈聚合物，其末端可以與馬桶表面緊密相連，形成茂密的“納米毛發(fā)”。不過，這樣的“毛發(fā)”直徑只有人類頭發(fā)的百萬分之一。

這層基底打好后，第二步，也就是最后一步，是噴灑一層1毫米厚的硅油潤滑劑。硅油可以與基底的疏水聚合物緊密結(jié)合，同時對任何落下的物質(zhì)起到潤滑作用。

就這樣，一款不粘馬桶改造完成了。至于效果如何，研究人員進行了多輪測試。

真的好用，但是……

首先是液體。相比于液滴在普通涂層上的駐足，落在LESS涂層上的液滴迅速滾落。當(dāng)然，考慮到防水涂層已經(jīng)用于一些馬桶中，這樣的測試顯然不夠令人激動。

接下來，測試的主角是人工合成的糞便。出于……各種考慮，研究人員根據(jù)糞便的黏度特征，用有機材料模擬了真實的糞便。當(dāng)然，由于含水量的差異，真正的糞便黏性不盡相同，這里研究團隊在模擬時也進行了相應(yīng)的調(diào)整。但無論是什么樣的“糞便”，在LESS涂層上都是如絲般順滑。

事實上，無論是液體、固體殘留物還是細(xì)菌，黏度系數(shù)相差9個數(shù)量級的物質(zhì)，在這款涂層上都會立刻滑落。

當(dāng)然，你可能會說，這些人造的物質(zhì)和真實的排泄物怎么能一樣呢?為了進一步證實自己的結(jié)論，在研究的最后，研究團隊還是做了你們最想看的試驗——用真實的糞便，分別滴落在LESS涂層、陶瓷材料、特氟龍和硅樹脂材料上。結(jié)果和前面一樣，只有在LESS涂層上，糞便才能順溜地滑落。

使用這樣的馬桶，對于節(jié)約水資源的作用也立竿見影。研究指出，使用普通的馬桶，一般需要至少6升水，才能沖洗干凈;而對于LESS涂層，根據(jù)“糞便”含水量的差異，沖馬桶的用水量可以減少50%~90%不等。此外，這種“不粘”馬桶還可以有效杜絕細(xì)菌在馬桶內(nèi)壁滋生，不僅更衛(wèi)生，馬桶的氣味也不那么難聞了。

可以說，LESS涂層的效果已經(jīng)得到嚴(yán)格的驗證?，F(xiàn)在，除了在實驗室中繼續(xù)開展研究，黃得勝還帶領(lǐng)團隊將這項技術(shù)投入生產(chǎn)中。他們已經(jīng)成立了一家初創(chuàng)公司：spotLESS材料，而基于LESS技術(shù)的產(chǎn)品也已開始售賣。

如果說，到目前為止的描述都令你充滿期待，接下來這個事實可能會讓你更加客觀冷靜。LESS涂層擁有眾多優(yōu)點，但它也有自己的問題：不能一勞永逸。硅油屬于消耗品，沖一次少一次。沖洗大約500次后，就需要噴灑新的硅油涂層了。如果是普通的一家三口使用這款馬桶，可能一個月內(nèi)就需要添加新的涂層。而聚二甲基硅氧烷基底雖然比硅油耐用，但長期使用后，也需要修補。由此引發(fā)的另一個問題是，在缺水的不發(fā)達地區(qū)，使用這類馬桶的成本似乎過于高昂。

蓋茨基金會負(fù)責(zé)水、衛(wèi)生項目的高級項目官員Carl Hensman就表示，目前將這項技術(shù)用于那些發(fā)展中國家“幾乎不可能”。Hensman認(rèn)為，這樣的技術(shù)令人激動，但它需要在將來得到改進，從而“最終實現(xiàn)可持續(xù)性”。

那么，這樣不粘連的馬桶，你想用嗎?

關(guān)鍵詞： 大便 優(yōu)雅 滑入水中