使用馬桶時(shí)，可能每一位讀者都遇到過(guò)這樣的問(wèn)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(lái)了衛(wèi)生隱患?，F(xiàn)在，賓州州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種名為“LESS”的超滑涂層。經(jīng)過(guò)LESS涂層改造后，馬桶不僅變得不粘，還大幅減少?zèng)_馬桶的用水量，同時(shí)讓馬桶環(huán)境更加衛(wèi)生。

相信每一位讀者都深有體會(huì)：使用馬桶時(shí)，以下兩個(gè)難題似乎總是難以繞開(kāi)：如果讓排泄物沿著馬桶壁滑下去，光潔的馬桶表面往往會(huì)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(huì)說(shuō)，如果善于在馬桶中放紙，這兩個(gè)問(wèn)題都能得到解決。的確，廁紙可以幫助我們抵擋第一輪攻勢(shì)，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(guò)：既然有不粘鍋存在，這個(gè)世界上為什么就不能有不粘馬桶呢?

沖馬桶的水資源危機(jī)

其實(shí)，這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題——它的意義絕不僅僅是維護(hù)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(wèn)題。

慢著，把馬桶沖水與全球人口的生存問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，會(huì)不會(huì)顯得有些牽強(qiáng)?看了下面這組數(shù)據(jù)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)說(shuō)法一點(diǎn)都沒(méi)有夸張：

沖馬桶，是一件耗水量巨大的工程。以美國(guó)為例，24%的室內(nèi)用水，都用來(lái)沖馬桶了。而在全球范圍內(nèi)，每天用于沖馬桶的水超過(guò)1400億升，這個(gè)數(shù)字幾乎是整個(gè)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(jī)。在這樣的背景下，沖馬桶消耗的水資源過(guò)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(wú)法建造馬桶——因?yàn)闆](méi)有足夠的水來(lái)沖洗。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的數(shù)據(jù)，大約有26億人無(wú)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(shì)。

怎樣才能減少如廁過(guò)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(gè)重要事實(shí)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(shuō)，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(wèn)題做出一份貢獻(xiàn)。

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(duì)液體效果良好，但卻不能對(duì)付固體殘留物。

現(xiàn)在，賓州州立大學(xué)自然靈感工程實(shí)驗(yàn)室的黃得勝教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，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(guò)來(lái)就是液體固定的光滑表面。其英文縮寫(xiě)也相當(dāng)貼切：LESS。論文第一作者，是黃得勝實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(jiàn)的以昆蟲(chóng)為食的植物，相信讀者一定有所耳聞。一旦獵物進(jìn)入豬籠草布下的陷阱，這種植物光滑的內(nèi)壁使得它們無(wú)法再爬出來(lái)，只能落入籠底，最終被分解。這是因?yàn)椋i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?rùn)滑作用，使得昆蟲(chóng)在接觸后迅速滑落。

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

為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，馬桶內(nèi)壁的材料需要滿足兩個(gè)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(shí)，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(diǎn)，就要讓馬桶表面更加潤(rùn)滑。

基于這樣的思路，研究團(tuán)隊(duì)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(gè)噴涂的步驟，用時(shí)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(zhǎng)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(guò)，這樣的“毛發(fā)”直徑只有人類頭發(fā)的百萬(wàn)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(rùn)滑劑。硅油可以與基底的疏水聚合物緊密結(jié)合，同時(shí)對(duì)任何落下的物質(zhì)起到潤(rùn)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(jìn)行了多輪測(cè)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(cè)試顯然不夠令人激動(dòng)。

接下來(lái)，測(cè)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(jī)材料模擬了真實(shí)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(tuán)隊(duì)在模擬時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。但無(wú)論是什么樣的“糞便”，在LESS涂層上都是如絲般順滑。

事實(shí)上，無(wú)論是液體、固體殘留物還是細(xì)菌，黏度系數(shù)相差9個(gè)數(shù)量級(jí)的物質(zhì)，在這款涂層上都會(huì)立刻滑落。

當(dāng)然，你可能會(huì)說(shuō)，這些人造的物質(zhì)和真實(shí)的排泄物怎么能一樣呢?為了進(jìn)一步證實(shí)自己的結(jié)論，在研究的最后，研究團(tuán)隊(duì)還是做了你們最想看的試驗(yàn)——用真實(shí)的糞便，分別滴落在LESS涂層、陶瓷材料、特氟龍和硅樹(shù)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(duì)于節(jié)約水資源的作用也立竿見(jiàn)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(duì)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(shuō)，LESS涂層的效果已經(jīng)得到嚴(yán)格的驗(yàn)證?，F(xiàn)在，除了在實(shí)驗(yàn)室中繼續(xù)開(kāi)展研究，黃得勝還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將這項(xiàng)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(kāi)始售賣。

如果說(shuō)，到目前為止的描述都令你充滿期待，接下來(lái)這個(gè)事實(shí)可能會(huì)讓你更加客觀冷靜。LESS涂層擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，但它也有自己的問(wèn)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(gè)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(zhǎng)期使用后，也需要修補(bǔ)。由此引發(fā)的另一個(gè)問(wèn)題是，在缺水的不發(fā)達(dá)地區(qū)，使用這類馬桶的成本似乎過(guò)于高昂。

蓋茨基金會(huì)負(fù)責(zé)水、衛(wèi)生項(xiàng)目的高級(jí)項(xiàng)目官員Carl Hensman就表示，目前將這項(xiàng)技術(shù)用于那些發(fā)展中國(guó)家“幾乎不可能”。Hensman認(rèn)為，這樣的技術(shù)令人激動(dòng)，但它需要在將來(lái)得到改進(jìn)，從而“最終實(shí)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