两大名校合作，解决了人类百年难题：小便池尿液飞溅。这种形状小便池，减少95%飞溅

你有没有在公共卫生间使用小便池时，不小心被飞溅的尿液溅到鞋子或裤子上的经历？这看似微小、令人尴尬的日常瞬间，其实是全球公共卫生领域一个持续了上百年的大难题。

现在，由加拿大滑铁卢大学和美国韦伯州立大学的工程师团队，终于运用基本物理学原理，找到了一个巧妙且有效的解决方案。这项研究不仅能让公共卫生间变得更卫生，还能为全球节约数百万升的水资源和巨额清洁费用。

自19世纪以来，小便池的设计几乎没有大的改变。就像杜尚在1917年的艺术作品《泉》中展示的那样，一个世纪后的今天，许多小便池看起来依然如此。然而，这种设计上的停滞却留下了一个令人头疼的烂摊子：尿液飞沫会溅到地板、墙壁，甚至使用者身上。研究人员估计，在美国每天溅到地板上的尿液就超过35万升。

过去，人们也尝试过一些解决办法，比如在小便池里放置吸水垫，或者在小便池底部画个小苍蝇图案，据说能减少50-80%的飞溅，并降低8%的清洁成本。但这些都只是治标不治本，没有从根本上解决问题。

这项研究的突破口在于从头开始，深入研究了飞溅现象发生的原因。他们发现，关键因素在于冲击角，即液体流击中小便池表面的角度。

通过精密的数学建模和受控实验发现，当液体流以大约30度或更小的临界角度撞击表面时，飞溅现象会急剧减少，与垂直撞击相比，可减少约95%。

在确定了这个临界角度后，团队设计出了两种全新小便池表面，确保无论使用者身高或瞄准方向如何，所有的尿液冲击都发生在30度或以下。由此，两种独特的设计应运而生：它们被命名为“丰饶角”（Cornucopia）和“鹦鹉螺”（Nautilus）。

为了测试这些创新设计，研究人员建造了原型，并与杜尚的《泉》复制品和一款现代商用小便池进行了对比测试。

传统的小便池会产生长达一米的飞溅，而新的设计几乎看不到任何飞溅。定量测量证实，在飞溅最严重的条件下，“鹦鹉螺”设计比商用小便池减少了85-95%的飞溅。在一些测试中，“丰饶角”的表现甚至更好。研究团队还绘制了小便池表面的冲击角图，结果显示，传统设计有很大面积的冲击角高达60-90度，而新设计则将冲击角始终保持在30度以下。

除了消除飞溅，“鹦鹉螺”设计还提供了显著的实用优势。它的低矮设计（唇边高度介于140毫米至430毫米之间），使其能够适应所有身高的人群，包括儿童和轮椅使用者。 “鹦鹉螺”设计还能更好地应对糟糕的瞄准情况，因此在船只或飞机等不稳定环境中使用会非常有益。

假设目前清洁每单位飞溅尿液需要十倍的水量，那么每天可以节省高达百万升的清洁用水，这对于水资源紧张的城市地区来说尤其宝贵。

这项解决方案在于其极简性，性能的提升完全来自于小便池几何形状的重新设计，不需要昂贵的材料或复杂的系统。这些设计可以使用传统的瓷器和标准技术制造，使其能够立即投入大规模生产和应用。

参考文献：Splash-free urinals for global sustainability and accessibility: Design through physics and differential equations