軟性紙喇叭音響帶著走
皮夾裡，除了放紙鈔，將來還可能裝進隨身包收音機。這種收音機是以軟性紙喇叭製成，不但體積輕薄、具可撓性，音質也不輸一般3C產品。
　
文／楊嘉慧
審稿／工研院電子與光電研究所經理　劉昌和

傳統喇叭怎麼發聲？
　　喇叭（或稱揚聲器）是一種將電能轉成機械能、再擾動空氣變成聲音的能量轉換器。目前最常見的喇叭稱為動圈式喇叭（或電動式喇叭），是由圓錐形的「音盆」及「音圈」、「磁鐵」等元件構成。

　　音盆通常是紙質、金屬或塑膠等材質，其末端連接音圈，而音圈是圍繞在永久磁鐵上的電線圈。當音圈通入電流時會產生磁場，與磁鐵發生相吸或相斥的反應。如果通入一特定頻率的交流電（電流方向不斷交替變換），例如 216 赫茲，音圈就會在一秒內受到交替 216 次的相吸與相斥力，而以 216 赫茲的頻率振動，並帶動音盆震動，進而推動空氣產生 216 赫茲的聲波。

　　為了達到好的音效，喇叭會外加音箱避免受到外界影響，因為聲波的繞射及干涉等現象，會使音質變混；而波長較長的低頻波，其繞射作用會增強，削弱音量，使聲頻範圍變小。由於目前技術不易做到全音頻，一組音箱通常包含高、中、低音三組喇叭，三組喇叭合起來的聲頻範圍約 20∼20K 赫茲。

　　喇叭頻率的差異，與本身的大小及音盆材質有關。喇叭越大，越能推動足夠的空氣，低頻性能越佳；喇叭越輕薄，震動速度越快，高頻性能越好。例如12英寸的喇叭，可播放 1500 赫茲以下的聲音；1~2 英寸、以輕薄的鈹或鋇為音盆的喇叭，可播放 3000 赫茲以上的聲音。當音頻訊號傳至音箱時，會先經過具濾波功能的分頻器，接著把訊號分成高、中、低頻信號，分別送至三組喇叭，再生成曼妙的音樂送入我們的耳朵裡。

軟性紙喇叭　音響帶著走
　　未來 10 年，人們除了可能隨身攜帶輕薄可撓式的電子書外，把音響帶著走的軟性喇叭也可能實現。為了打造出符合未來人類的生活，工研院電子與光電研究所在 2005 年從軟性顯示器中，發想出軟性喇叭的可能，經數年努力，終於做出紙喇叭（或稱可撓式超薄揚聲器flexible speaker），並利用此技術，設計出「隨身包收音機」產品。此產品不但體積輕薄，能收進皮夾，還附有軟性太陽能板，白天只要坐在窗邊，即可收聽廣播。該項研發於 2009 年《華爾街日報》舉辦的全球科技創新獎（Technology Innovation Awards）擊敗惠普、摩托羅拉等國際大廠，獲得消費性電子類首獎；隨後又得到德國紅點（Red dot design award）的創意大獎，可說是兼具前瞻與創意的產品。

以紙喇叭做成的隨身包收音機產品，每個收音機只能播放固定頻率的FM，聲音從正面的紙喇叭播放出來，其背面是軟性太陽能板（右邊小圖暗紅色部份），只要在有陽光的窗邊，即可隨時收聽廣播。隨身包收音機裡頭裝有海棉，可降低環境干擾。（影像來源：工研院電子與光電研究所）

薄型喇叭也能發出巨響
　　顧名思義，紙喇叭主要以兩張紙為基材，上面輔以金屬薄膜做前、後電極，中間夾一層經特殊處理、可永久帶一極性電荷的震動薄膜。工研院電子與光電研究所經理劉昌和表示，當電子訊號透過音源線來到兩片塗有金屬薄膜的紙片時，假設前、後電極分別輸入正電壓與負電壓，而薄膜帶負電，則薄膜會與前電極相吸，與後電極相斥而向前電極移動；當電源訊號方向改變時，薄膜便會往後電極移動，由此形成震動，壓縮空氣發出聲音（見下圖）。市面上有一種厚數公分的薄型靜電喇叭，其發聲原理與紙喇叭基本上一樣，差別在於靜電喇叭中間的震動薄膜並非可永久帶電的駐電體，要讓它帶靜電，必須通以數百至數千伏特的高壓。

紙喇叭示意圖。利用交流電改變電流方向，使當中的靜電薄膜產生震動，即可推動空氣、製造聲音。（電腦繪圖：姚裕評）

　　由於音量與振幅成正比，紙喇叭的厚度不到 2 毫米，薄膜震動連帶壓縮空氣產生的振幅不大，因此要達到與一般音響差不多的音量，得另想方法克服。劉昌和表示，目前紙喇叭的設計，是將多個長寬數毫米至數公分的迷你喇叭一起安裝在一個大平面上，每個喇叭震動幅度雖小，累加起來，就能產生大音量。

　　多個迷你喇叭組合的缺點是會使紙喇叭面積過大，因此還得從結構改良，使紙喇叭面積可以更小，並且要讓電能轉換成聲能的效率高於傳統動圈式喇叭。現在的技術已做到只要 30x30 公分就能達到與一般 3C 產品相當的音量，而且整體功耗低，可以節省不少電量。

高音頻表現亮眼
　　除了音量，發聲頻率範圍也關係到喇叭的優劣。劉昌和指出，紙喇叭與傳統的動圈式喇叭一樣，可以利用多組微結構不同的喇叭各自發出不同頻率，產生大範圍的聲頻。目前紙喇叭發出的聲頻範圍在 300~20K 赫茲之間，比起一般 3C 產品 300~12K 赫茲的聲頻範圍，在高頻上有更突出的表現。不過，若和頂級音響相比，還是無法發出 20~300 赫茲的低頻音，這是紙喇叭未來要努力的地方。

　　儘管如此，紙喇叭在市場上還是深具優勢，例如它相當耐用，具有剪斷還能使用的特色，因為它是多組喇叭安裝在一起，即使將紙喇叭剪斷，接電線的一端仍可以發聲，而剪下來的另一半，只要接上線路，也能繼續運作；若不小心將紙喇叭摺出壓痕，壓痕的那一排喇叭雖然受損，其他喇叭仍能持續工作。此外，紙喇叭的製程是一次安裝所有零件到一捲紙上，之後再依所需大小及形狀剪裁紙喇叭，如此，便可依個人喜好、用途等，設計出專屬自己的紙喇叭。

【本文轉載自 科學Easy Learn網路版•行政院國科會補助案】

桑黃 -- 古老的治癌新藥
依據研究，桑黃功效有防癌抗癌、保護肝臟、降低血脂、調整血糖與免疫系統、抑制尿酸等。

撰文╱吳聲華

《桑黃小檔案》
▲ 桑黃（Inonotus sanghuang）刺革菌科的真菌，子實體為扇形、馬蹄形，也有不規則形。
▲ 分佈於大陸、台灣、日本以及韓國，野外僅生長在桑屬植物上，稀有瀕危。
▲ 屬於珍貴藥用真菌，具醫療保健研發潛力。

　　桑黃也稱為桑臣、桑耳，是生長在桑樹上的真菌，最早的藥用記載可溯及2000多年前的《神農本草經》，書中記載了幾種藥用真菌，說道：「桑耳，平。黑者，治女子漏下赤白汁，血病，癥瘕積聚，陰痛，陰陽寒熱，無子。」其中所提到的「黑者」，應該是木耳，但所稱療效卻符合桑黃所具有的抗發炎、止血、治婦女病功效。《神農本草經》累積秦、漢以來多人的撰述，到東漢時成書，其中對「桑耳」的說法，可能是歷代對於桑黃和木耳的混合見解。唐初甄權所著《藥性論》與明朝李時珍所著《本草綱目》，也都記載了桑黃有類似的療效。現在中國大陸東北與西南山區很多民眾稱桑黃為桑耳，佐證了古書中桑耳即桑黃的說法。

對抗癌症的藥用蕈類
　　除了中國，韓國、日本也將桑黃入藥。韓國人稱桑黃為sanghwang，發音同中文的桑黃。日本人則是在200多年前，把產於長崎縣男女群島中的女島，以及伊豆群島的八丈島桑樹所長出的桑黃蕈，當成漢方藥。日本人稱桑黃為meshimakobu，meshima是「女島」，kobu是「瘤」，過去女島盛產桑黃，形狀似瘤而得名。台灣山區民眾則稱桑黃為「桑仔菇」。

　　二次大戰末，原子彈爆炸導致日本廣島與長崎地區癌症病例增加，卻發現疏散移居到女島的居民服用島上因種桑養蠶而盛產的桑黃，罹癌比例較低。1968年，日本學者發表了桑黃的抗癌功效。他們先將癌細胞移植到老鼠身上，再將10多種菇蕈的萃取液注射到老鼠體內，比較這些菇蕈抑制癌細胞增生的效果，結果桑黃的腫瘤抑制率高達96.7%，是受測菇蕈種類中最高的。韓國於1984年全力支持桑黃研究及開發，1997年韓國政府核可桑黃菌絲體為抗癌藥品。至今對於桑黃藥效的研究論文，絕大部份是韓國學者所發表。

為桑黃正名
　　奇怪的是，桑黃名稱及藥用流傳中國千年以上，但現代中國真菌學術研究，從1939年鄧叔群院士所著《中國高等真菌》，到2010年戴玉成發表的中國刺革菌科研究，都沒有任何記載及標本顯示中國境內有長在桑樹上的桑黃。日、韓學者幾十年來都以Phellinus linteus當做桑黃的學名。大陸學者在1998年的研究卻指出，P. linteus分佈於美洲和非洲的熱帶地區，不產於東亞，並認為中、日、韓所產的桑黃應該是暴麻子（P. baumii），韓國學者也附和這個說法，然而暴麻子長在丁香樹，不長在桑樹上。劉波在1974年第一版的《中國藥用真菌》曾認為桑黃的學名是P. igniarius（火木層孔菌），這也是民間藥用真菌，效果並非特別好，可長在多種闊葉樹，但就不長在桑樹；劉波在1978年的第二版《中國藥用真菌》中仍說桑黃是火木層孔菌，但又註解說真正的桑黃是Pyropolyporus yucatanensis（P. linteus的同義名）。外觀似桑黃的多孔菌可能有幾十種，中國境內外形略似桑黃且長在桑樹的真菌是Inonotus hispidus，卻沒有較好的藥效，而且它也長在其他闊葉樹上。真正的桑黃到底是哪個種類......

【本文轉載自《科學人雜誌》2012年1月號】

阻止殺手級小行星
拯救人類免於滅亡的重責大任，目前無人承擔。NASA等組織應該站出來了。

撰文╱盧傑（Edward T. Lu）
翻譯／邱淑慧

　　過去幾年來，美國的太空計畫歷經大幅變動，失去了明確的方向。我建議，美國航太總署（NASA）和其他的國家太空機構及私人組織，應該負起一個責任：監控地球周遭，確認沒有小行星會撞擊地球。畢竟，長遠看來，有什麼計畫比保護人類免於滅絕更值得，而短期之內又有什麼比這個更令人振奮呢？

　　乍看之下，小行星好像只是個很遙遠的威脅。但這樣的危機可是有跡可循的，且造成極嚴重的後果。隕石撞擊的力量，曾使地球上的生命發展史產生巨大的轉變。有些估計指出，我們周遭約有上百萬個直徑大於40公尺的小行星環繞著太陽運行，曾經有一個在1908年撞擊西伯利亞，所造成的荒蕪區域相當於廣島原子彈所造成的150倍。這樣的撞擊在本世紀再次發生的機率約是50%。如果是比較大的，例如直徑約一公里的小行星，將可能危及全球，威脅人類文明生活。

　　預測，是防災的第一步。我們必須找出這些近地天體的軌跡，預測它們的軌道。針對那些數公里的小行星，天文學家已整理出其中大部份的軌道，就我們所知，當中並沒有會在100年內撞擊地球的。然而那些較小的小行星，絕大多數都尚未偵測到，它們足以摧毀一個國家，或造成海嘯而毀滅沿海城市。這是我們接下來的任務。

　　小行星比背景的天空溫熱，因此在紅外光波段很容易分辨。然而望遠鏡有個盲點：無法觀測太陽方向的天體，使地面或地球附近的望遠鏡成效受限。2009年，美國國家研究委員會建議NASA建置一座紅外光波段的巡天望遠鏡，以近似金星的軌道繞行太陽。當其背對太陽向外觀測時，可找到在地球上觀測不到的小行星。這樣的巡天約有長達100年的效期，因為行星引力作用之故，小行星的軌道在這段時間內不會改變。這樣的任務需耗資數億美元，的確很貴，但和NASA目前的預算比起來算便宜了，更別說和小行星撞擊造成的損失比起來了。

　　如果天文學家發現有個小行星正在可能撞擊地球的路徑上，我們就得想辦法改變它的軌道。如果我們發現得夠早（在預期發生撞擊的數十年前），有幾個現有的技術可能有用：拖曳、撞擊、以核子武器攻擊，或是適當地結合這些技術。（我們曾經主張利用火箭來推動小行星，但是最近關於小行星性質與軌道的研究結果，使我們重新思考這個方法的可行性。）

　　然而沒人能夠確定這些方法的效果，所以在真的派上用場前，當然得花時間測試。NASA和其他組織應該建立一個系統，試著在可控制的情況下，使一個不具威脅性的小行星轉向。不過既然天文學家還沒開始進行完整的小行星巡天，也就代表有個真實的威脅存在：他們可能會找到一個朝著我們而來的小行星，但我們根本來不及演習。所以這項工作必須馬上開始，這並不會增加太多預算。

　　所有居住在行星系統的居民終究得面對小行星的威脅，不然就會步上恐龍的後塵。我們需要進一步預測撞擊發生的時間，必要時，改變具威脅性小行星的軌道。實際上，我們必須改變太陽系的演化。

【本文轉載自《科學人雜誌》2012年1月號】