摘要：如果是普通的一家三口使用這款馬桶，可能一個月內就需要添加新的塗層。使用這種塗層製造的馬桶內壁，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。

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，也帶來了衛生隱患。現在，賓州州立大學的研究團隊開發出一種名爲“LESS”的超滑塗層。經過LESS塗層改造後，馬桶不僅變得不粘，還大幅減少衝馬桶的用水量，同時讓馬桶環境更加衛生。

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：如果讓排泄物沿着馬桶壁滑下去，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，後果就像是菲律賓的跳水選手，天女散花，屁股遭殃。

當然，聰明的你可能會說，如果善於在馬桶中放紙，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，但卻經不住第二輪、第三輪的輪番衝擊。每一次看到馬桶內壁被污染，你是否想過：既然有不粘鍋存在，這個世界上爲什麼就不能有不粘馬桶呢？

衝馬桶的水資源危機

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生間內小環境的衛生、整潔，更關係到全球數十億人的用水與公共衛生問題。

慢着，把馬桶沖水與全球人口的生存問題聯繫起來，會不會顯得有些牽強？看了下面這組數據，你會發現這個說法一點都沒有誇張：

衝馬桶，是一件耗水量巨大的工程。以美國爲例，24%的室內用水，都用來衝馬桶了。而在全球範圍內，每天用於衝馬桶的水超過1400億升，這個數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，半數都面臨着嚴重的水資源危機。在這樣的背景下，衝馬桶消耗的水資源過於驚人。

另一方面，水資源的不足，使得一些缺水的地區根本無法建造馬桶——因爲沒有足夠的水來沖洗。根據聯合國的數據，大約有26億人無法獲得基本衛生服務，如坐廁或蹲廁。基礎衛生設施的缺乏，讓這些地區的人羣面臨更嚴峻的公共衛生形勢。

怎樣才能減少如廁過程中的水資源消耗？當然，這裏並不是讓大家從自身生理上做出改變。一個重要事實是，衝馬桶用水中，相當一部分都是爲了衝乾淨馬桶壁上的殘留物。也就是說，不粘馬桶如果真正出現，將爲解決全球的水資源與公共衛生問題做出一份貢獻。

LESS water

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

現在，賓州州立大學自然靈感工程實驗室的黃得勝教授帶領研究團隊，研發了一款“超滑塗層”。使用這種塗層製造的馬桶內壁，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。在發表於《自然·可持續性》的論文中，他們將這款塗層命名爲liquid-entrenched smooth surface，翻譯過來就是液體固定的光滑表面。其英文縮寫也相當貼切：LESS。論文第一作者，是黃得勝實驗室的博士後，本科畢業於清華大學的王京。

論文第一作者王京（左）與通訊作者黃得勝（右）

近10年前，在哈佛大學做博士後時，黃得勝就從豬籠草身上汲取了靈感，製造出新型超滑材料。

豬籠草，一種罕見的以昆蟲爲食的植物，相信讀者一定有所耳聞。一旦獵物進入豬籠草佈下的陷阱，這種植物光滑的內壁使得它們無法再爬出來，只能落入籠底，最終被分解。這是因爲，豬籠草的內壁是一層蠟質材料。在微尺度上可以發現，在恰當的位置上，水起到了潤滑作用，使得昆蟲在接觸後迅速滑落。

現在，基於這樣的思路，研究團隊製造出能夠讓各種黏性物質滑落的升級版材料。

爲了實現這樣的目標，馬桶內壁的材料需要滿足兩個條件：其一，表面的粗糙程度要儘可能地低，也就是馬桶內壁要儘量光滑；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儘可能地低。要做到這一點，就要讓馬桶表面更加潤滑。

基於這樣的思路，研究團隊最終打造出革命性的LESS塗層。令人驚歎的是，將普通的陶瓷馬桶改造成不粘馬桶，只需要兩個噴塗的步驟，用時更是隻需要5分鐘。

首先，需要向普通馬桶噴塗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“納米毛髮”。不過，這樣的“毛髮”直徑只有人類頭髮的百萬分之一。

這層基底打好後，第二步，也就是最後一步，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合，同時對任何落下的物質起到潤滑作用。

就這樣，一款不粘馬桶改造完成了。至於效果如何，研究人員進行了多輪測試。

真的好用，但是……

首先是液體。相比於液滴在普通塗層上的駐足，落在LESS塗層上的液滴迅速滾落。當然，考慮到防水塗層已經用於一些馬桶中，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。出於……各種考慮，研究人員根據糞便的黏度特徵，用有機材料模擬了真實的糞便。當然，由於含水量的差異，真正的糞便黏性不盡相同，這裏研究團隊在模擬時也進行了相應的調整。但無論是什麼樣的“糞便”，在LESS塗層上都是如絲般順滑。

事實上，無論是液體、固體殘留物還是細菌，黏度係數相差9個數量級的物質，在這款塗層上都會立刻滑落。

當然，你可能會說，這些人造的物質和真實的排泄物怎麼能一樣呢？爲了進一步證實自己的結論，在研究的最後，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塗層、陶瓷材料、特氟龍和硅樹脂材料上。結果和前面一樣，只有在LESS塗層上，糞便才能順溜地滑落。

（試驗圖片小編就不放了）

使用這樣的馬桶，對於節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，才能沖洗乾淨；而對於LESS塗層，根據“糞便”含水量的差異，衝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菌在馬桶內壁滋生，不僅更衛生，馬桶的氣味也不那麼難聞了。

可以說，LESS塗層的效果已經得到嚴格的驗證。現在，除了在實驗室中繼續開展研究，黃得勝還帶領團隊將這項技術投入生產中。他們已經成立了一家初創公司：spotLESS材料，而基於LESS技術的產品也已開始售賣。

如果說，到目前爲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塗層擁有衆多優點，但它也有自己的問題：不能一勞永逸。硅油屬於消耗品，衝一次少一次。沖洗大約500次後，就需要噴灑新的硅油塗層了。如果是普通的一家三口使用這款馬桶，可能一個月內就需要添加新的塗層。而聚二甲基硅氧烷基底雖然比硅油耐用，但長期使用後，也需要修補。由此引發的另一個問題是，在缺水的不發達地區，使用這類馬桶的成本似乎過於高昂。

蓋茨基金會負責水、衛生項目的高級項目官員Carl Hensman就表示，目前將這項技術用於那些發展中國家“幾乎不可能”。Hensman認爲，這樣的技術令人激動，但它需要在將來得到改進，從而“最終實現可持續性”。

那麼，這樣不粘連的馬桶，你想用嗎？