牙膏最後總是擠到手軟?對抗物理規則,成功解決每日生活問題的發明,獲2億創投資金!

2015-03-24 18:34

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說來難以置信,以為用完該丟掉的擠壓瓶裝的潤膚乳液,瓶裡其實還殘留17-25%;丟棄的清潔劑,可能殘留7%-16%,調味料約殘留3%-15%,牙膏則有1%-13%擠不出來。

 

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瓶裝液體產品,像是美乃滋、牙膏、蜂蜜、洗髮精、髮膠、隔離霜、汽車機油這類東西,用到最後總是倒不乾淨,怕浪費的人可能得甩瓶身、捲瓶管、倒立靜置、加水、伸手指刮、舌頭舔......盡量減少殘留。如今麻省理工學院師生研發一種特殊塗層,能讓瓶子內壁「滑溜溜」,濃稠液體也能順暢流出,半點不殘留!

空瓶殘留知多少?

美國雜誌《消費者調查》(Consumer Reports)曾統計,一般然丟棄的家用瓶裝產品,瓶內殘留物剩多少?結果顯示,擠壓瓶裝的潤膚乳液,約殘留17-25%,清潔劑約殘留7%-16%,調味料約殘留3%-15%,牙膏約殘留1%-13%。

另有報告估計,倒不出來而浪費掉的份量光看美國地區調味料產品,就能讓產業每年多生產5萬噸塑膠瓶,裝填上架產品。消費者買得更多,也許是生意人樂見局面,但考慮增加的原料、運輸成本、排放的溫室氣體,對地球也是可觀負擔。

丟掉的瓶子通常殘存不少內容物。圖片來源:LiquiGlide官網專頁
丟掉的瓶子通常殘存不少內容物。圖片來源:LiquiGlide官網專頁

美國麻省理工學院(MIT)研究生史密斯(David Smith)與其論文指導教授瓦拉納西(Kripa K. Varanasi)研發出特殊不沾塗層,讓瓶子內部保持濕滑,即便是白膠、油漆、汽機車潤滑油這類黏性超強的液體,也能輕易滑動,而且不受氣溫影響,天寒地凍環境也能輕鬆倒機油,不會造成黏滯、堵塞出口。

瓶裝濃稠液體為甚麼倒不出來?

濃稠物質會黏在瓶管壁上,因為他們屬於賓漢塑性流體(Bingham Plastic Fluid),當外力作用不夠大,本身應力(stress)也不高,便呈現固體屬性,除非外力作用增加,應力隨之提升,流體特性才變得明顯,越接近管壁的部位越是如此,距離遠處較不受影響。

液體流過固體表面時,最貼近固體表面的液體,因摩擦力的關係,流速幾乎為零(如下影片顯示),這種不流動的情況稱為「無滑動邊界條件」(no-slip boundary condition),就像瓶底剩下的那點美乃滋,不擠它就貼緊不動。

科學家一直希望能解決黏性物質的固著性,進而期改善管壁輸送、引擎運轉效率,史密斯的老師瓦拉納西,原本研究的是如何讓飛機機翼,在高空低溫環境,確保石油等黏性物質流暢輸送;有次太太抱怨蜂蜜擠不出來,他才轉而研究瓶壁不沾技術。

解決方法:隔開摩擦力

問題解決方式,就是隔開摩擦力最強的固體表面,讓表面具備不沾黏的「超疏水」性(superhydrophobic),液體接觸不到固體表面:就像水珠滴到熱鍋、或長滿絨毛的蓮花葉子上,液體仍能流動自如。

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