罗永浩鲨鱼翻身

时间:2019-12-04 作者:admin
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来源:科技点亮生活  作者:阿肯

今天晚上,那个自带头条属性的胖子,把一个听起来很好吃神乎其神的概念炒作成了热点。在北京工业大学奥林匹克体育馆举行的发布会上,罗永浩公布了一项几年前就问世的 " 新 " 科技——鲨纹。

鲨纹及真鲨鱼皮 | Sharklet 官网

游泳爱好者应该对 " 鲨鱼皮仿生 " 这个概念不陌生。早在 2000 年,著名运动泳装品牌 Speedo(速比涛)推出了旗下首款以鲨鱼皮为灵感的 Fastskin 泳衣,号称模仿鲨鱼皮表面的粗糙沟壑,以降低在水中前进时的阻力。这项新科技的最著名受惠者当属泳坛名将,有 " 飞鱼 " 之称的菲尔普斯。

# 一个好吃的 tips:在日料里,鲨鱼皮会被用来磨碎山葵 ……#

Fastskin 泳衣,是鲨鱼皮仿生材料首次大规模公开亮相。它基于一个研究成果:即鲨鱼能在水中高速前进,是得益于其表面特殊结构降低了水的阻力。但在过去几十年中,科学家们始终怀疑这种微沟槽皮齿的自然结构是否真的有效。相关研究在这一问题上争执不休已有三十年,让这种十分粗糙的材料的功能成为了一个分外棘手的话题 [ 1 ] (关于这个争论,可以参考果壳文章《啥?!鲨鱼皮其实会增加阻力?》)。

尽管学术界有争议,但在运动员看来,鲨鱼皮泳衣的确提高了比赛成绩。这项科技甚至改变了比赛规则:2009 年,国际泳联出台了一部名为 " 迪拜宪章 " 的新规定,禁止在比赛中使用覆盖全身的泳衣,并对材料厚度等方面提出了更细致的规范。

除了阻力以外,鲨鱼皮的另一项特性引起了另一群科学家的注意:其它大型海洋生物的皮肤表面,往往会被海藻、藤壶等小生物安家附着,而在鲨鱼表面则罕有这样的现象——因此,鲨鱼皮的微沟槽结构,也成为抵抗微生物的灵感来源。

这就是罗永浩今天讲的故事,鲨纹抑菌材料。

为什么 " 鲨纹 " 可以抑菌?

讨论微沟壑结构的抑菌原理,首先要理解当液体与固体接触时,接触面究竟是怎样的。

我们知道,当一滴水滴在玻璃上,水会迅速在玻璃上铺开,因此玻璃被认为是一种" 亲水 " 的材料;而如果在玻璃上通过电镀或者喷涂一层特殊的薄膜,这时再滴上一滴水,可以让水聚集成一个小水珠,我们会将这种薄膜称为" 疏水 " 的——疏水疏油的薄膜镀层,正是让手机屏幕不留指纹、保持光滑的重要配置。

在界面科学的研究中,将此类问题称为" 浸润 ",材料亲水与疏水的区别,可以通过 " 接触角 " 来判断。滴在固体表面上的液滴,会在表面张力的做用下形成一个这样的界面,在气、液、固三相点处,气液界面与固体表面所形成的夹角,就是液体与固体的 " 接触角 ",而随着接触角从大到小,液滴在固体表面将形成如下所示的不同形态。

左:接触角 θc;右:不同接触角下的液滴形态 | wikipedia: Wetting

在理想的平面上,液体与固体接触角的大小,可以根据杨氏方程计算:

γSG - γSL= γLGcos ( θc )

其中,γSG 、γSL 与 γLG 分别是固气、固液与气液之间的表面张力系数,它与表面自由能概念相近,但描述又有所不同 ……(老师:这个问题超纲了,考试不用考)。通常说来,表面自由能更低的固体表面,需要张力系数更小的液体才能实现浸润,对水来说,很多表面就是不浸润的。

影响接触角的另一个重要因素是粗糙度。在粗糙的表面下,不浸润的固液界面,将形成更大的接触角。我们常常说的荷叶疏水,其中一部分就是来自粗糙表面的贡献,而在粗糙表面上,区别于液体是否填充凹槽空隙,又会产生两种不同的接触方式。

图丨 Vice.com

这就是鲨纹用于抑菌的第一个原因:在鲨纹表面,更低的表面能可以减小液体污渍与表面的接触面积,所以污渍难以在表面停留。

就算有污渍停留,细菌也容易落入纹理间的缝隙,与其它细菌隔离开。当细菌个体分散开,无法形成细菌群时,细菌无法相互供给养分,难以繁殖,会很快死去。所以,没有细菌群,就没有生物膜,表面可以保持长久的清洁。

光滑表面与鲨纹表面细菌生长对比 | Medicaldesign.com

左边是光滑表面,右边是鲨纹表面,可以看到,光滑表面从一开始就能黏附更多的细菌,随着时间的推移,光滑表面的细菌繁殖更快,形成更大的细菌群落。

根据鲨纹发明者,Sharklet 公司的 CTO,佛罗里达大学教授安东尼 · 布伦南(Anthony Brennan)的论文结果,鲨纹可以抑制金黄色葡萄球菌的生物膜形成 [ 2 ] ,可减少 81% 的大肠杆菌接触传播,减少 76% 的大肠杆菌繁殖 [ 3 ] 。

这个纹理的设计也是经过不断实验而得出的结果。Sharklet 纹理相比真实的鲨鱼皮齿结构,在尺寸上小了二十多倍,其条纹宽度与间隙均为 2 微米,与细菌的尺寸接近。下面是布伦南博士曾经尝试过的几种纹理。经过不断的实验和比较,布伦南才选出了最优设计。

布伦南试过的纹理 | Schumacher et al. [ 4 ]

看起来很不错,那它有用处吗?

经过鲨纹表面处理的物品,不容易粘上脏东西,也不容易滋生细菌——这意味着,只要与 " 清洁 " 二字有关的东西,都能凑个热闹。

想象一下,如果鲨纹抑菌达到理想效果,那它会给我们带来很多的方便。

对于生活中有洁癖的人,手机不会布满指纹和油污;共享单车的车把手再也不脏;冰箱再也没有消散不去的异味。

对于健身爱好者来,健身房的器械、瑜伽垫再也没有 " 别人的痕迹 "。

对于精致的猪猪女孩和男孩们,洗脸仪再也不会藏污纳垢。

对于医生和病人来说,不需要任何药物或者消毒剂,医疗器械、耗材使用的感染预防又能多一道有效屏障,且细菌存活产生的耐药性又能大大减小。

……

多美好。

从 11 月 12 日到 11 月 20 日,罗永浩连发 14 条微博,问大家有没有认识一些公司的管理层。他提到的公司覆盖了母婴、运动、冰箱(其中包括他的老朋友西门子)、旅行杯、卫浴、牙刷、情趣用品、键盘鼠标、医用硅胶、牙科医疗、皮具、家装壁纸、隐形眼镜、玩具、餐具。他像是要创造一个百货帝国。

罗永浩在微博上开始频繁提问一些商品品类及对应公司:

而到了 11 月 20 日,提问频率达到了顶峰:

鲨纹是怎么造出来的?

罗永浩有心用 Sharklet 占领你的生活,但问题是,在不同材质、不同形状的大面积上造出连续、无缺陷的 2 微米宽的精细结构,他打算怎么造?

我们向 Sharklet 团队打听了一下这个问题。得到的回复是——

鲨纹的制造工艺主要分为两种, 注塑工艺和贴合剥离(离型纸)工艺。针对注塑工艺,Sharklet 公司可以为各类商品的生产线提供经过鲨纹表面处理的模具,从而降低生产的边际成本。贴合剥离工艺由造纸巨头 Sappi 提供。

这两种工艺都具有出色的可量产性。

注塑工艺 | Gfycat

这两种工艺同样具有良好的材料的兼容性,适用于塑料、PU、硅胶等材质,但暂时因硬度原因不适用玻璃和陶瓷。

对于加工过程中材料和模具可能存在贴合度不够,导致填充气泡的问题,Sharklet 公司的徐斌杰博士表示,可以通过调整注塑参数来解决,且对于 " 产品使用过程中的磨损可能导致微塑料 " 的问题,所有量产的产品的生产线改造都会经过标准的成品检测和耐磨测试等流程,以保证产品的质量,安全性。

徐斌杰博士展示了显微镜下普通瑜伽垫表面和鲨纹瑜伽垫表面。可以看到,普通瑜伽垫表面不规则,有许多孔洞,比光滑表面更容易残留细菌,而鲨纹瑜伽垫表面是非常规则且光滑的纹路,由于微观结构高度相同,相比传统产品有更加细致光滑的表面,或许可以在机械性能上带来更出色的表现。

普通瑜伽垫(上)与鲨纹瑜伽(下)垫显微图像 | Sharklet

首席忽悠官罗永浩:

你信就有用,不信也有

现场观众再一次喊出理解万岁,所以 …… 我们要怎么理解罗永浩的 " 鲨鱼皮 "?

严格地说,这次罗永浩发布的是一款略 " 虚 " 的技术,因为除了瑜伽垫,你没有实实在在可以拿在手里的单一标准化产品,发布会甚至没有提供带 " 鲨纹 " 技术的样品展示(只给媒体送了瑜伽垫)。老罗自己在发布会上也说,一个先进技术在发明之后想要商业化,会经历非常艰难的过程。

他举例说,Sharklet 与 COOK 做的鲨纹技术导尿管用了 5 年,而鲨纹技术导尿管也是普通导尿管价格的 10 倍。

" 很多公司做着做着就没有后来了 …… 再后来就没钱了。" 老罗有点自嘲地说," 像有些公司一样。"

因为太艰难,所以 Sharklet 在 2017 年被杭州公司 Peaceful Union 收购。后者找了一家皮革厂,做出来了可量产的有鲨纹的 PU(人造革)产品(其实就是瑜伽垫),除此之外还有奶嘴等产品,也可以量产。

Peaceful Union 遇到一个上门合作的神秘甲方。" 就是我。" 罗永浩称一开始是帮彭锦洲解决小野电子烟的烟嘴问题。结果一不小心成了 Sharklet 的全球合伙人和首席忽悠官。

现在这位首席忽悠官再来自嘲或谈情怀可能不太合适了。

2019 年年底的罗永浩,一点都不留恋 2012 年的罗永浩。

罗永浩自己说这次发布会本质就是一个招商大会。我们现场观感是:本质还是通过消费者(to C)倒逼品牌商(to B)。消费者会问 " 这个技术这么牛,你们怎么没有使用?" 以此倒逼品牌公司采用这个技术。

无论是发布会之前疯狂发微博 " 求助 ",还是现场乃至商业化授权事宜,高科技技术商业化落地是所有人最关心的问题。

首先是医疗领域。鲨纹是纯物理微结构,仅此而已。能 " 骚扰、折磨细菌,但不杀死细菌 "。老罗称,鲨纹技术对任何 " 超级细菌 "(比如耐甲氧西林金葡菌)都有用。

罗永浩说,目前可使导尿管的成本降低很多,有很好的制造业的资源人脉。

其次呢?" 一切进嘴的都可以用。" 比如明年开春你可能买到鲨纹技术的高端抗菌筷子。

其余如体育用品(包括运动鞋)、冰箱冷藏室、表带,乃至情趣用品,但老罗很稳健,不 " 违反相关法律法规 ",所以打码了。

在商言商的老罗对现场 143 家品牌商说:" 成本完全可控,欢迎相关行业的人找我们联系。"

接下来老罗就开始讲 Sharklet 的市场优势了,我们前方的同学们饿了。

先祝罗永浩先森能鲨鱼翻身。

参考文献

[ 1 ] Boomsma, A., & Sotiropoulos, F. ( 2016 ) . Direct numerical simulation of sharkskin denticles in turbulent channel flow. Physics of Fluids, 28 ( 3 ) , 035106. doi:10.1063/1.4942474

[ 2 ] Chung, K. K., Schumacher, J. F., Sampson, E. M., Burne, R. A., Antonelli, P. J., & Brennan, A. B. ( 2007 ) . Impact of engineered surface microtopography on biofilm formation of Staphylococcus aureus. Biointerphases, 2 ( 2 ) , 89 – 94. doi:10.1116/1.2751405

[ 3 ] Reddy, S. T., Chung, K. K., McDaniel, C. J., Darouiche, R. O., Landman, J., & Brennan, A. B. ( 2011 ) . Micropatterned Surfaces for Reducing the Risk of Catheter-Associated Urinary Tract Infection: An In Vitro Study on the Effect of Sharklet Micropatterned Surfaces to Inhibit Bacterial Colonization and Migration of Uropathogenic Escherichia coli. Journal of Endourology, 25 ( 9 ) , 1547 – 1552. doi:10.1089/end.2010.0611

[ 4 ] Schumacher, J. F., Long, C. J., Callow, M. E., Finlay, J. A., Callow, J. A., & Brennan, A. B. ( 2008 ) . Engineered Nanoforce Gradients for Inhibition of Settlement ( Attachment ) of Swimming Algal Spores. Langmuir, 24 ( 9 ) , 4931 – 4937. doi:10.1021/la703421v

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