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你了解全球每日有多少升水用于冲厕所吗？大家来算一算，目前市面上的节约型便池清洗排便的规范耗水量为6升/次，清洗小解的耗水量为3升/次，保守估计平均一天尿尿的耗水量20升。若全世界75亿人口数量都用上冲水马桶，那麼一不小心全球一天就需要消耗掉1500亿升水了。
上一次洗手间的用水量等同于倒六瓶可口可乐进下水管道？为何要用这么多水？这主要是和人们排泄物的粘性相关，其必须很多水就要被冲洗整洁。为了更好地节省冲水马桶自来水，英国宾夕法尼亚莱斯大学和法国Cranfield大学的专家和技术工程师设计方案了一种新式坐便器镀层。听说这类材料可将液态、病菌和粘性固态通通避而不见，只需给坐便器内腔涂上一层，立刻超级变身“不粘桶”，并且耗水量可以降低90%。她们的科研成果在2019年11月中下旬发布在《Nature Sustainability》后，马上变成媒介竞相报导的目标。这究竟是什么高科技呢？今日的IWA微信公众平台将带大家一探究竟。
以往的老式马桶耗水量达到11升。2011年7月，我国颁布了一个强制国家标准——规范小便器均值需水量不超过3升，马桶均值需水量不超过6升，坐便器均值需水量不超过8升，不符这种强制规范的商品将不允许售卖。坐便器耗水量的改进，依赖于坐便器原材料和制定的改善：最先是坐便器表层改成更为光洁的细陶材料，随后便是排水管道到反水弯内腔也需要上釉面层，第三便是流水幅度的加强。
假如坐便器表层的光洁水平能进一步改进，耗水量岂不能进一步降低？这也是美国英国协同精英团队所想起的，因此她们产品研发出一种名字叫做LESS的新镀层（全称之为Liquid-Entrenched Smooth Surface）。它由二种可以喷出的建筑涂料构成，并且可以用以碳素钢、瓷器或别的硬质的表层。第一次喷雾做了以后，会产生很薄的相近体毛的纳米技术构造，但这种“体毛”十分小，每一个分子的直径仅为一根人们秀发的百万分之一，因此人眼是看不到的。第二次喷雾再加上的是一种润滑液，会遮盖这些“秀发”，双层原材料有有效的有机化学感染力，最终产生一个光滑表层。如下图所示，将涂有这层原材料的主板偏斜放置，不论是看得清的水、粘性固态或是看不到的病菌都没法在上面滞留。避免了排泄物残余，与此同时也相当于避免了病菌在排泄物残余物上繁殖的机遇。一些所说的臭氧消毒洗手间会使用紫外光，目地便是解决这种病菌。这类新式镀层不但可节约用水，并且还内置杀菌作用，可以想像它迅速会遭受卫生行政部门权威专家的关心。
LESS原材料的生产制造：图中(a)是基本原理平面图，LESS镀层是一个二步喷漆的全过程；PDMS热聚合的高聚物层和润滑液产生较好的有机化学感染力；(b)具体检测实际效果 |彩色图库：Nature/ sci-news.com
这镀层听上来那么强大，耐用度怎样呢？据研发部门详细介绍，现阶段这一镀层可以达到持续500次的清洗。具体必须补充的是第二层的润滑液，由于第一层的纳米复合材料可以一直黏附。假如一个四口之家同用一个洗手间，可能每两个星期要补喷一次，而在一些写字楼，则2-3天就需要补喷一次。
即然镀层会出现耗损，这种成分会对自然环境产生环境污染吗？此项目地负责人，英国宾州州立大学当然设计灵感工程实验室的黄胜利博士研究生说表明，LESS镀层包括有机硅材料，这种有机硅材料可在土壤环境中溶解为相对性没有危害的的二氧化硅、水和二氧化碳，因而不容易伤害地理环境。
图. LESS镀层和其它材料的表层的比照实验 | 彩色图库：Nature Sustainability
黄博士研究生的许多科学研究都跟仿生学相关。实际上早在2011年在哈佛大学做博士研究生时，他就从猪笼草的身上倾注了设计灵感，生产制造出几乎能抵触一切液态的超滑原材料，其科研成果还发布在当初9月的《自然》刊物上。
猪笼草，由于叶片有点像个储水罐，因此英文叫pitcher plant。喜爱看BBC自然纪录片的好朋友对它一定不容易生疏，一旦猎食进到其袋后便没法再钻出来，这也是根本原因是猪笼草的内腔是一层果蜡原材料。受其启迪，黄博士研究生和他的队伍将一种润滑液引入具备纳米技术多孔结构的透气性能原材料中，做成了一种具备亲水性表层的原材料，取名字“注浆液态的光洁透气性表层”，通称SLIPS。
尽管黄博士研究生的分析人员就转化成这类材质能在生物医学工程液体解决、然料运送、耐污、防寒等层面拥有广泛运用，但他到底是怎么想起用它来做为节水马桶镀层的呢？
图. 猪笼草 | 彩色图库：National Geography
黄博士研究生是在2015年才逐渐对洗手间科学研究有兴趣的。缘故是那时候来源于Cranfield大学的生物学家有一件事情要黄博士研究生帮助。IWA微信公众平台曾在2019年5月的微信推送里详细介绍过法国Cranfield大学的根据纳米膜的新式卫生间设计。这一新项目取得了比尔及梅琳达·盖茨基金会的洗手间自主创新创意大赛（Reinvent the Toilet Challenge）的支助，依照标准设计方案的新式洗手间不可以过于价格昂贵，务必是发达国家的人也用得起的洗手间。法国精英团队的专家学者大多数是废水处理的权威专家，在设计方案动能自给自足、固液分离设备的洗手间层面没有问题，可是万万想不到会被粘在抽水马桶里的排泄物残余难倒了。那时候黄医生在超滑原材料层面早已很有名，因此Cranfield大学就找上门寻找帮助，这也就表述为什么是黄博士研究生精英团队和Cranfield精英团队协同发表论文了。
图. Cranfield大学的纳米膜洗手间的实体线原形 | 彩色图库：IWA
虽然LESS原材料这么多优势，但针对发达国家和地域的人来讲，上面这类新科技坐便器或是过于价格昂贵了。但是这都没有危害黄博士研究生和他精英团队对LESS原材料的商业化的探寻。她们建立了一家名叫SpotLESS Materials的企业，将LESS镀层包裝成2个小喷瓶来市场销售。大家截了一下商品的官网络图片，套服的市场价为$20美金。你想要提交订单吗？
参考文献
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https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/how-could-a-slippery-toilet-seat-save-water-327379
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https://www.youtube.com/watch?v=rlYc8RfqA3I&feature=emb_logo
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https://www.spotlessmaterials.com/store/p14/Coating_Kits.html
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https://www.nature.com/articles/s41893-019-0421-0
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https://news.psu.edu/story/598131/2019/11/18/research/new-slippery-toilet-coating-provides-cleaner-flushing-saves-water
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http://www.sci-news.com/othersciences/materials/liquid-entrenched-smooth-surface-07863.html
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https://mp.weixin.qq.com/s/2hQAsN6O_SdSPVRD4wzWbQ
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https://www.mne.psu.edu/wong/
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https://www.nationalgeographic.com.au/animals/these-spiders-feed-their-leftovers-to-carnivorous-plants.aspx
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