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中国科学家发明了一种全新马桶，任何排泄物都不会粘黏在马桶壁上，不需要反复冲水，大大节约了家庭用水成本。| 环球科学
因便便粘在马桶上，我国每年损失近四个西湖的水量。
你上厕所时有没有遇到过，便便粘在马桶上冲不下去的情况？只能不停地按着冲水开关，借冲击力祈祷便便顺利下去。
据我国统计局调查显示，每年约有100多亿立方米自来水被用来冲刷家用马桶和公共厕所，占日常用水10%。
科学家表示，有50%-90%以上的水浪费在了对抗顽固便便上。
我国太湖的蓄水量为44.3亿立方米，西湖则是1400万立方米。也就是说，因为便便粘在马桶上，我们损失了约4个西湖或1个太湖的水量。
太湖中国五大淡水湖之一，位居第三。| 谷歌卫星
便便有多费水？
全球范围，每天用于冲马桶的水超过1400亿升，这个数字几乎是整个非洲每日用水量的6倍。
具体到每个家庭，小小马桶可能就消耗了日常30%的用水。
据美国环保署资料显示：美国家庭每月厕所用水量占总用水量30%。2019年，美国前总统特朗普更是在白宫活动上发火称：“人们现在冲厕的次数是10次、15次，而不是1次，这最终会用掉更多的水。”
据联合国统计数据，全球70亿人口中，半数都面临着严重的水资源危机。冲马桶消耗的水资源过于惊人，导致一些缺水地区根本无法建造马桶。
市面上有不粘锅，为什么不能有“不粘马桶”？
为此全球科学家投入大量精力。日前，华中科技大学苏彬团队和宾州州立大学（Penn State）自然灵感工程实验室黄得胜团队研发的一款耐用超滑马桶（ARSFT）或能解决这一难题。
“超滑涂层”
“超滑马桶”的灵感来源是热带猪笼草。
猪笼草（Nepenthes mirabilis Druce），一种以昆虫为食的植物。一旦猎物进入陷阱，该植物光滑的内壁使得它们无法再爬出来，最终被分解。
原因是，内壁中有一层蜡质材料。此外在微尺度上还发现，内壁上水起到了润滑作用，使昆虫快速滑落。
猪笼草｜Wikipedia
宾州州立大学黄得胜团队仿照猪笼草，研发了一种涂料，共有两层。第一层是比头发丝细10万倍的有机硅材料；第二层是千分之一毫米厚的硅胶润滑剂。
该研究于2019年发表在《自然·可持续性》上，他们将这款涂层命名为Liquid-Entrenched Smooth Surface（简称：LESS）。
为了更真实地模拟便便落下过程，研究人员还从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，根据“粪便”含水量的差异，冲马桶的用水量可以减少50%-90%不等。而且LESS涂层能减小细菌残留，不仅环保，也更卫生。
左边是普通陶瓷，右边是使用LESS涂料的陶瓷。| Nature Sustainability
但缺点也是明显的，LESS涂层属于消耗品，大约50次排尿周期后（每个排尿周期约21秒），涂层失效，就不滑了。
有没有办法让涂层永远覆盖马桶壁上？
多孔隙结构
多孔隙结构材料，能让涂层长期存在。
华中科技大学苏彬团队进一步设计出了一款混合材料（HHS材料），由雷射烧结的3D列印技术将塑料和疏水沙粒混合而成。
这种技术将塑料和疏水沙粒以化学形式层层烧结在一起，而不是熔化在一起。
该团队介绍，相比于熔化，烧结更能保留物体内部的结构。使材料形成多孔的结构，有许多小小的间隙。涂料能更充分地进入该材料复杂的空隙里，而陶瓷材料则不能。
该研究于8月5日发表于《先进工程材料》期刊，文章表示，团队分别用牛奶、蜂蜜和合成粪便，对马桶的光滑效果进行了测试，在HHS材料与润滑油结合下，合成粪便依然飞速滑走，不留下任何痕迹。
滑到各种液体都站不住脚。|Advanced Engineering Materials
HHS材料不仅光滑，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（例如用马桶刷造成的磨损），也能很快修复。团队以最极端的方式，通过用砂纸擦洗1000次来对此进行测试，仍然效果不错。
用砂纸擦洗1000次后的效果。|Advanced Engineering Materials
该材料生产出的马桶外壳，称为耐磨超滑冲水马桶（ARSFT）。
人类与便便的斗争
为了对付黏黏的便便，人类曾绞尽脑汁。
1861年，英国管道工发明了一套排水系统，终于废物排泄进入下水道，但每次排完便马桶壁总是冲不干净；1885年，英国人又发现了光滑的陶瓷，增强水流量或增加冲水次数，能让残留物彻底消失。
但无论是木质马桶、光滑的陶瓷，还是采用了流线型的内部设计、强力冲洗功能，甚至拥有特制疏水涂料的现代马桶，便便粘上内壁的情况时有发生，需要不断地冲水才能下去。
抽水马桶最开始的版本｜Wikipedia
在中国，“坐便器”一线城市普及甚至没有超过40年。
据2022年国家统计局公布，我国城乡居民城乡居民使用水冲式卫生厕所的户比重为94.9%和67.1%。根据联合国的数据，全球大约有26亿人无法获得基本卫生服务，如坐厕或蹲厕。
既是为了节约用水和减少洁厕灵的开支，更是为了能让全球更多人能够使用上水冲式厕所。
世界是时候需要一场“马桶革命”了。
参考资料：
[1]Wang, Jing, et al. “Viscoelastic solid-repellent coatings for extreme water saving and global sanitation.”Nature Sustainability2.12 (2019): 1097-1105.
[2] Li, Yike, et al. “Abrasion‐resistant and enhanced super‐slippery flush toilets fabricated by a selective laser sintering 3D printing technology.”Advanced Engineering Materials.
撰文：ARVIN
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