如何设计一款坐便器,使屎不会沾在上面呢?

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万物杂志,面向未来的科学教育

2019 年,宾夕法尼亚州立大学的一群研究者则想出了一个防粘方案:超滑马桶涂层。

这种超滑涂层名为液体加固光滑表面(LESS),据说,这种由纳米材料制成的涂层对液体、细菌和黏性物体有着出色的排斥性,能让它们“xiu~”一下就全都滑走。

这种涂层是一种喷雾的形式,能在 5 分钟内涂抹到你家的马桶内壁上,共有两层,第一层涂上后,是一层极细的“纳米毛”,而第二层则是硅油。喷涂完成后,研究者便对它的防污效果进行了测试。

超滑涂层就是非常疏水。|参考资料 1

第一项测试是用粘粘的东西测试 5 种材料表面的粘附力,在 LESS 涂层上,液体甚至都没有沾到内壁,就直接以迅雷不及掩耳之势溜了下去。第二项测试则是直接把合成粪便放在疏水涂层和 LESS 涂层马桶上面做对比,结果合成粪便在 LESS 涂层上,一经下落就没影了。

可以看出,最右侧的 LESS 表面真的完全不粘。|参考资料 1

为了更真实地模拟便便落下的过程,研究人员甚至还从 40 厘米高的地方,以 45 度角扔下了合成粪便,并且测量了冲洗干净的马桶所需要的用水量。结果发现,LESS 涂层可以省下 90%的水,而且也能减小细菌残留,不仅环保,还更卫生。

可以说是 过无痕了,快到都看不见,完美。|参考资料 1

不过,这种涂层虽好,也是会被用完的。在后续的测试中发现,LESS 涂层可能要在 50 次排尿周期后补喷,不然就不滑了。

每个排尿周期约 21 秒左右,为什么这个时间这么准确呢?具体原因请看这篇文章:排一次尿的时间有多长?有人拿着计时器看了十几种动物尿尿

不过,就在最近,我国科学家,来自华中科技大学的苏彬团队则发明出了一种更加耐用的超滑马桶(ARSFT)。这个马桶甚至还是 3D 打印出来的。

制作出 ARSFT 有两步:打印出一款高疏水性马桶,然后让润滑剂渗透到里面。

为了能让润滑剂充分渗透,这款 3D 打印出来的马桶是由塑料和疏水沙粒材料混合而成,将它们以化学形式层层烧结在一起,而不是熔化在一起。因此,在这个过程中,马桶内部就会形成多孔的结构,有许多小小的间隙。有了这种结构,润滑油能够充分进入马桶复杂的空隙里。

而这样做的好处,不仅是光滑,还非常耐用。如果表层的润滑油流失,内部孔隙里的油就会迅速补充上来,让马桶始终能保持超滑的状态。甚至用马桶刷狠狠擦洗,在强烈的机械磨损下,也能很快修复。

磨损得太严重?及时补上润滑油就好啦|参考资料 2

同样,研究人员也使用了牛奶、蜂蜜和合成粪便,对马桶的光滑效果进行了测试,也是“xiu~”一下就滑走了。而为了测试它的耐用性,甚至用砂纸摩擦了 1000 次,不过,一旦补充上润滑剂,合成粪便依然能飞速滑走,不留下任何痕迹。

滑到各种液体都站不住脚(上图是 3D 打印的 HHS 材料,下图为加了润滑油的材料)|参考资料 2

制造这种超级光滑马桶的意义,不仅是避免尴尬,以及再也不用刷马桶,更重要的就是它非常省水,能最大限度地减少用水量,缓解世界上一些地区严重缺水的问题。

不敢相信!竟然有这么滑!|giphy

虽然,这个超滑 3D 打印马桶现在还只是一个只有正常马桶 1/10 大的模型,但还是希望它能有尽快走入千家万户的那一天!

那一天也是马桶刷另寻出路的一天。