今天身上开了一道大口子

好痛！好容易感染

有没有技术可以让伤口愈合变快？

问答导航Q1 为最近家里装修，在思考中央空调。方便解释下中央空调怎么做到分别控制房间内的不同温度和运行吗？Q2 防晒喷雾晃动时又一个会响的钢珠还是什么东西，为什么瓶子里要有那个呢？以及为什么有些喷雾必须要摇一摇才能喷，有些却不能摇？Q3 食品包装里的保鲜卡是什么原理？Q4 为什么肥皂沾了水会很光滑？Q5 我看到网上有说如果是在固体中，声波可以以横波形式传播，这是真的吗？如果是这样，声波又是怎样跨介质传播的呢？Q6 既然血液是由于含有铁元素才是红色的，那么有一些铁制品（列如一些楼梯扶手）凑进闻会有一股血腥味，也是其中含有铁元素的缘由吗？Q7 有没有技术可以让人类伤口愈合变快？Q8 为什么昆虫从它几十倍甚至上百倍身长的高度掉落不会摔伤摔死?

Q1

by 匿名

答：

中央空调能分别控制房间温度，关键在于“源—输送—末端”的解耦和闭环控制。每个房间有温度传感器（常见是墙面温控器），控制器对比设定值与实测值，驱动本房间的执行器调节冷（热）量；而楼宇的总设备通过变流量手段把总体供给匹配到各区的合计需求。以直膨式多联机（VRV/VRF）为例，室外机用变频压缩机调节排气压力与总流量，每个室内机内置电子膨胀阀和风机，房间温控器改变阀开度与风速来多或少地“分”到制冷剂，实现独立升降温。带热回收的机型还通过分歧箱把部分房间的余热“搬运”给需要供暖的房间，从而在同一时刻同时制冷又制热。

若是水系统（冷冻/热水）方案，主机提供相对恒温的水，末端是风机盘管，房间温控器调二通阀或压差独立控制阀（PICV）来改变水量，同时调风机档位；或采用变风量（VAV）送风时，各房间的VAV箱调节风阀开度，必要时通过电加热/再热线圈避免“风量够了但温度过低”的不适。运行上的“分别控制”还体目前时程和占用逻辑：BAS/BMS可按房间日程、人员探测、门磁等信号，将无人房间切至更宽松的设定或只保留新风，既节能又不牺牲舒服；需要计费时，还可在支路安装冷热量表统计各区用能。需要注意的是，所有分区仍共享一个或几个“源”，因此存在容量耦合与边界条件约束，例如新风量的下限、除湿时的再热需求、门窗敞开造成的串区负荷串扰等。若建筑存在明显的同时冷热需求或负荷反差大，一般采用热回收型VRF或四管制风机盘管来进一步降低相互影响。把它放进家庭语境里，客厅设23℃、卧室设26℃的常见做法，就是各自温控器调节本房间的膨胀阀或水阀与风机，系统再通过压缩机转速或水泵/风机变频，把“总量”稳在恰好满足所有房间之和的水平。

Q.E.D.

Q2

by 晒死我了

答：

为了保护人体免受紫外线辐射损伤，防晒喷雾中需要添加一种或多种防晒剂来满足不同的防晒需求。《化妆品安全技术规范（2015年版）》 共列出了二十余种准用防晒剂，并将其分为物理防晒剂和化学防晒剂两大类。其中物理防晒剂仅有两种：二氧化钛和氧化锌，它们都是难溶性物质。

防晒喷雾晃动时会响的是“摇匀球“，其材质可能是玻璃或不锈钢等，主要用于含有悬浮颗粒（列如上面提到的氧化锌或二氧化钛）的配方中。这些固体颗粒容易在液体中沉淀。晃动瓶子时，摇匀球有助于混合配方、防止分离以及避免喷头堵塞。有一些喷雾使用前提议摇一摇，一般都是为了这个目的。

不过，有一些喷雾，如空气清香类喷雾，在摇晃时可能会产生泡沫，影响喷出效果。还有一些产品（如压缩空气罐）内部推进剂是液态挥发气体，摇晃可能导致液体被喷出，接触皮肤或眼睛可能造成冻伤，存在必定安全风险。因此这些喷雾不提议在使用前摇一摇。

最后提醒大家在使用喷雾时必定要看清瓶身标明的注意事项，避免发生危险！

参考资料：

1. 张于,廖昊言,牛东方,等.北京地区防晒喷雾市场调研及分析[J].中国化妆品,2024,(06):64-71.

2. https://science.howstuffworks.com/why-compressed-air-canisters-should-not-be-shaken.htm

Q.E.D.

Q3

by 饿

答：

食物的变质实则是微生物的作用，它们会在适宜的温度、湿度和营养物质的存在下迅速生长繁殖，分解蛋白质和脂肪，释放出难闻的气味和可能致命的毒素。最典型的便是黄曲霉，它可以产生黄曲霉毒素，已被世界卫生组织（WHO）列为一级致癌物，黄曲霉毒素B1的毒性比氰化钾高出10倍，比砒霜高出68倍。

那些包装里的小卡片是食品保鲜卡，一般是由吸水性强的纸片或布片制成，浸渍了抑菌成分（如酒精），外层覆盖薄膜，印上说明文字。低浓度的酒精可以有效抑制细菌和霉菌的生长，延长食品的保质期。保鲜卡中的酒精含量和其在空气中的作用浓度是关键因素，在烘焙食品中，当酒精气体浓度达到7000～8000ppm（ppm为百万分之一体积浓度，也即0.7%~0.8%）时，对蛋糕的防霉效果超级显著；8500～9500ppm时，对面包的防霉效果显著；6000～7000ppm时，对月饼的防霉效果显著。

酒精在包装袋里是气态，达到0.7%以上的气体浓度就能对蛋糕、面包起到很好的防霉效果，打开袋子之后大部分的酒精就会挥发，所以尝起来不会有太大的酒精味。而且卡片相比粉状试剂，被熊孩子误吞食的概率也更低。

也有一些食品包装里会放那种纸袋的保鲜剂，呈粉末状。它们大多是脱氧保鲜剂，列如铁粉或者亚铁盐，能够与空气中的氧气反应，切断细菌或霉菌的氧气供给，阻止其生长，从而防止食物发生氧化变质。

Q.E.D.

Q4

by 匿名

答：

这一现象的主要成因是分子吸附：肥皂分子是一种表面活性剂，它一端亲水，一端疏水，容易在固体表面吸附并排列成单层或者多层——列如说在打湿的情况下用手拿肥皂的话，就会在手表面形成这种吸附层。而此时，思考发生摩擦的界面，就变成了表面活性剂分子层之间的摩擦，这就导致了摩擦的显著降低。这一现象就是“边界润滑”的典型情形。由于这里只是说肥皂“沾了水”，那就说明没有在边界形成较厚的液膜，这种缘由就占据了主导。

当然如果水再多一些，那么就需要思考另一种机制——水化润滑：在水介质下，带极性/带电基团周围会形成紧密的水合层。这些高度有序且难以压缩的水合层能作为极薄但极低摩擦的润滑界面，这个机制在吸附层已经形成之后，会进一步降低摩擦。如果水继续增多，那么这时的摩擦行为就会进入流体润滑区，滑动的阻力由液体的粘性提供而不是固体的摩擦，这时只要界面处的液体膜够厚，就会很滑。

当然还有值得一提的一点是，湿肥皂的表面被水软化，其表面的凹凸不平的地方会被水和散出的肥皂分子“填平”，也会必定程度地降低摩擦，但是相比于主要的两种机制影响要小。

如果肥皂是干燥的，接触时也没有足够的水的介入，那么肥皂分子就被固化锁死，无法自由移动来适应接触面，以上的机制都无法实现，导致我们摸干燥的肥皂时没有滑的感觉。

参考资料：

1. Briscoe WH et.al, Boundary lubrication under water

2. Gu Haiyang et.al,Effect of surfactant self-assembly on lubrication performance in oil-based systems: the role of reverse micelles and vesicles

3. Lin W, Klein J. Hydration Lubrication in Biomedical Applications: From Cartilage to Hydrogels

Q.E.D.

Q5

by 学海无涯苦作舟

答：

声波在空气中是纵波。空气分子振动方向与波的传播方向平行（压缩-稀疏交替），没有垂直于传播方向的横向位移。只有在固体介质中，声波可同时存在横波（剪切波）与纵波两种模式，由于固体具有剪切弹性，当受到垂直于传播方向的剪切力时，会产生恢复力来抵抗形变。

声波在不同介质中传播时，其传播速度和衰减特性会受到介质的物理性质（如密度和弹性）的影响。列如水和空气之间的跨介质传播，即使声波在水和空气中均能够远距离传播，由于水和空气之间存在巨大的阻抗差异，当声波直接入射到水-气界面时，仅有0.1%的声能量能透过界面传播，这给基于声波的水-气通信带来了巨大的挑战。

声学所首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现了从水到空气的阻抗间隙，这是由水和空气两种介质的特征阻抗相差巨大，导致声波在其界面上发生强烈反射、透射极弱的现象。水的特征阻抗⁶，空气的特征阻抗。

并设计出了宽频水-气阻抗匹配层。通过协同调节梯度匹配层中的声速和厚度，将每一层的声学参数调节到一个可实现的范围，并利用空气中的超材料和水中的空心构型超材料实现了指数分布的水-气梯度阻抗匹配层(在界面处插入若干中间层，让阻抗由空缓慢过渡到水，抑制反射)。利用频分复用的编码方式进行实验测试，传输准确率达到了99.95%，实现了水和空气间的准确通信。

参考资料

1. ZHOU Ping, JIA Han, BI Yafeng, YANG Yunhan, YANG Yuzhen, ZHANG Peng, YANG Jun. Water-air acoustic communication based on broadband impedance matching. Applied Physics Letter, 123, 191701 (2023).

Q.E.D.

Q6

by 匿名

答：

地铁上握着金属扶杆，你闻到一股熟悉的“血腥味”，看了看手指——并没有破皮。奇怪的是，这味道和小时候擦伤时流出来的血的味道一样，难道说金属里也“藏着血”吗？

第一，血为什么红，不是由于“铁是红的”，而是由于血里有一种叫血红蛋白的分子，其中有与亚铁离子配位的官能团，整体结构对可见光发生选择性吸收，氧合时更鲜红、去氧时偏暗红。颜色来自分子的电子能级跃迁的光学效应。换句话说，颜色来自分子和光的作用，而不是铁自己会“是”红色。

再说味道。干净的金属铁本身几乎没有气味。我们闻到的“金属/血腥味”，多半是铁或钢与皮肤上的脂类和汗液中的微量过氧化物接触后，被铁离子催化，瞬间生成了极易挥发、嗅阈值极低的小分子（列如1‑辛烯‑3‑酮、己醛、壬醛等），它们闻起来就像我们记忆中的“血味”。血液本身也含有大量脂质，且血红蛋白里的铁会促进类似的脂质过氧化反应，暴露空气后就能放出与上述相近的挥发物，于是“金属味”和“血味”在嗅觉上重叠。生锈时的气味又稍有不同，更多来自酸腐蚀环境下三价铁与有机物的作用，并不等同于新鲜血的气味。

摸过硬币、钥匙后立刻闻手也会有类似体验，说明不仅铁，其他金属离子也能参与催化。若你只是把鼻子凑近一块干净、未被皮肤触碰的铁件，常常几乎闻不到“血腥味”，由于缺少皮脂作为“反应底物”。

因此，铁扶手的“血腥味”并不是铁元素本身在散发气味，而是铁表面与人体分泌物发生了快速表面化学，生成了带气味的有机分子。

参考资料：

1. Glindemann D, Dietrich A, Staerk HJ, Kuschk P. The two odors of iron when touched or pickled: (skin) carbonyl compounds and organophosphines.

Q.E.D.

Q7

by Decoherence

答：

有的！现代医学中已经有多种技术来加速伤口愈合。在这里小编主要列举智能绷带和负压伤口治疗（Negative Pressure Wound Therapy, NPWT）两种。

1. 智能绷带。它在精心设计的水凝胶中集成了可以实时监测伤口愈合的进程的无线生物传感器。当传感器检测到愈合缓慢或感染迹象时，控制单元会通过水凝胶对伤口施加治疗性电刺激。电刺激可加速角质形成细胞向伤口部位的迁移，限制细菌感染并防止伤口表面形成生物膜，从而主动促进组织生长并协助组织修复。

2. 负压伤口治疗。该技术通过应用持续或间断的负压吸引，清除多余的渗出液、可溶性伤口愈合抑制剂及病理性物质，减轻局部水肿，减少细菌负荷，以促进伤口愈合的方法。这一过程不仅有助于清洁伤口，减少感染风险，还能促进伤口边缘的紧密贴合，加速新鲜肉芽组织的生长和血管新生，为伤口愈合创造有利条件。

除此之外，分子激活疗法和人造皮肤等众多“黑科技”，目的都是为了患者提供更加高效、安全的治疗选择，并减轻患者疼痛。

参考资料：

1. Jiang Y, Trotsyuk A A, Niu S, et al. Wireless, closed-loop, smart bandage with integrated sensors and stimulators for advanced wound care and accelerated healing[J]. Nature biotechnology, 2023, 41(5): 652-662.

2. 朱婷婷,曹冠柏,甘曦.负压伤口疗法在临床的应用进展[J].中国医学创新,2023,20(19):174-178.

3. Stejskalová A, Oliva N, England F J, et al. Biologically inspired, cell‐selective release of aptamer‐trapped growth factors by traction forces[J]. Advanced Materials, 2019, 31(7): 1806380.

4. 夏宇涵.基于壳聚糖可吸收多孔双层人造皮肤的构筑及促创面愈合性能研究[D].东华大学,2024.DOI:10.27012/d.cnki.gdhuu.2024.000518.

Q.E.D.

Q8

by 风雪夜归人

答：

第一我们分析昆虫坠地时的速度：众所周知，我们生活的地球上存在着空气阻力，它会阻止物体下落时无限制的速度增加，这就导致对于任何一个物体，都会有终端速度——坠落的物体最终会以这个速度匀速下落，而在此之前的速度都不会超过这个值，这里我们给出其公式：

其中m为物体质量，g是重力加速度，是空气密度，是阻力系数，A是迎风面积。我们不妨将昆虫“比作”一个球体，我们设其半径为r,那么根据简单的几何学，我们知道其体积正比于，迎风面积A正比于，而昆虫的质量极小，但是横截面积相对大，这就使得其终端速度极低，有研究测过小昆虫的终端速度只有几米/秒甚至更低，相当于人从几十厘米的高度掉下来的速度。这就导致实际上坠落本身对于昆虫来收就“相对安全”。

其次还有其生理结构的因素：许多昆虫具有几丁质外骨骼，它坚硬而且略有弹性，可以分散和吸收冲击力；并且内部多为液体或者半液体组织，使得冲击波衰减快，降低了坠落带来的危害。

最后，如果昆虫能够本能地调节其坠落姿态——就像猫总是本能地使自己四脚落地一样，那么它还能使自己的终端速度更低而且进一步降低冲击力的损伤。

参考资料：

1. Simon V. Reichel et.al; What goes up must come down: biomechanical impact analysis of falling locusts.

Q.E.D.

编辑：4925