碳酸鎂粉末如何助Alex Honnold徒手登上臺北 101？

近日，國際知名攀岩家 Alex Honnold 徒手攀上臺北 101，引發全球關注。鏡頭中反覆出現的，不是高科技裝備，而是一包白色的碳酸鎂粉末。我們將從物理與材料科學角度出發，解析碳酸鎂如何透過吸水、穩定摩擦界面，幫助攀岩者對抗重力，也探討其止滑效果的科學限制，進一步延伸到日常生活與前沿科技，看看碳酸鎂如何從攀岩粉，成為能源儲存與減碳研究中的候選材料。

撰文｜黃鼎鈞

最近，臺北 101 大樓外牆出現了一幕彷彿電影特效的畫面，這是在上千人現場圍觀、上萬人透過直播畫面親眼目睹的真實事件。國際知名攀岩家 Alex Honnold（1985 年生），在沒有機械輔具、沒有科技護具的情況下，成功以徒手攀上了101大樓的頂部，在攀爬的過程中，唯一反覆出現在畫面中的，是他腰後那一小袋白色粉末，每一次停頓、每一次換手，他都把手伸進那個粉袋裡，這粉末不是魔法，是生活中常見的碳酸鎂 (MgCO₃)。

為什麼在攀爬的過程需要碳酸鎂？

向上爬升時，唯一敵人就是「重力」，因此，攀岩者貼在牆面上時，要透過增加「靜摩擦力」來對抗重力。靜摩擦力的上限可以寫成F_max = μ_sN，其中N是手指壓在牆面上的正向力，μs 則是靜摩擦係數，攀岩者無法改變地球重力，也很難無限增加N，不僅如此，攀岩者在運動的過程中，手掌會有汗水和皮脂，這些液體會使得皮膚和牆壁之間形成液膜，彷彿是一層潤滑油一樣，會使有效靜摩擦係數 (μ_s) 下降，容易使手掌與牆壁之間產生滑動，大幅增加攀爬的難度。

這就是為什麼攀岩者需要碳酸鎂的地方，因為碳酸鎂能有效吸水，碳酸鎂粉末能吸附手汗與部分油脂，破壞這層潤滑液，讓界面從「濕摩擦」重新回到「乾摩擦」狀態，維持住原本的靜摩擦係數，避免手掌與牆壁的介面滑移。

為了更精確理解碳酸鎂的作用機制，2015 年東北大學 (Tohoku University) 曾發表一項題為〈Effect of Chalk on the Stability of Finger Friction in Rock Climbing〉的研究，嘗試以量化方式分析其對摩擦行為的影響，該研究並非只關注「平均摩擦力」的大小，而是引入「滑動速度的標準差」作為指標，因為真正導致攀岩者失手滑落的，往往不是平均摩擦力不足，而是摩擦力在瞬間出現不可預期的劇烈下降，研究結果顯示，在乾燥條件下，使用碳酸鎂粉末可使滑動速度的標準差降低約42%；在潮濕環境中，下降幅度更可達66%，表示碳酸鎂能讓手與牆面之間的接觸行為變得更加穩定，進入一種「可預期、可控制」的狀態。

然而，有曾有科學研究指出相反的結果，2001年，英國伯明翰大學 (University of Birminghan) 的研究發表指出，塗抹碳酸鎂可能降低摩擦係數，研究者提出了幾個可能原因。第一，過度乾燥會讓皮膚變硬，進而減少真實接觸面積。第二，若粉末過多，會在界面形成一層顆粒層，可能會像微小滾珠一樣，讓滑移更容易發生，而這些情況多發生在相對平滑的介面。因此，碳酸鎂並不是萬靈丹，它是條件式工具，表面材質、環境濕度、出汗狀態與用量，都會決定它究竟是在幫忙，還是在幫倒忙，恰好，在真實的岩壁場景中，碳酸鎂正好起了對抗重力的作用。

碳酸鎂在現實生活中的應用現實生活中

我們絕大部分的人都不是攀岩者，但可能都是碳酸鎂的使用者。碳酸鎂常被使用在化妝品與口腔清潔品中，化妝品中利用碳酸鎂的吸水性來達到吸油、控油、定妝的效果；有些牙膏會採用碳酸鎂，作為溫和的磨砂成分，輔助清潔牙齒表面的牙垢與污漬，也藉由其吸附的能力來改善口氣。在食品上，碳酸鎂也常被作為抗結塊劑，放在食品包裝之中，幫助粉末維持乾燥流動性。有人質疑，Alex Honnold攀爬完101大樓後，在牆壁殘留的碳酸鎂怎麼辦？基本上碳酸鎂是無毒的粉末，且微溶於水，在含二氧化碳的水中可轉化為可溶的碳酸氫鎂(Mg(HCO₃)₂)，隨水遷移，只要來一場雨，就能把臺北101大樓的牆面清洗乾淨了！

碳酸鎂的高科技應用除了攀岩與生活用途

近年來碳酸鎂也被引入前沿的科技應用之中，成為「能儲能、能捕碳」的能源系統的材料。2026 年發表於《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》的研究〈Thermochemical Heat Storage Biogel with Environmental Friendliness for Solar‑Powered Heavy Oil Recovery and Carbon Capture〉，指出，將碳酸鎂包覆在由農業廢棄物（小麥稈）與海藻酸鈉製成的生質凝膠中，能讓材料具備一種類似「可充電電池」的行為，你可以這樣想：碳酸鎂就像一顆可重複充放的化學電池，白天，在太陽加熱下，碳酸鎂會吸收熱能並暫時改變自身形態，從碳酸鎂轉變為氧化鎂（MgCO₃ → MgO），就好像電池正在「充電」並把能量儲存在另一種狀態中；到了夜晚或溫度降低時，氧化鎂再與二氧化碳反應，恢復成碳酸鎂（MgO → MgCO₃），這個過程就像「放電」，把白天儲存的熱能慢慢釋放出來，使系統即使在沒有陽光的情況下，也能持續供熱，這樣的發現與設計，讓碳酸鎂成為了現代追求能源儲存與減碳工作的關鍵材料，成為低碳能源系統的潛力應用。

碳酸鎂在岩壁上，幫助人類對抗重力；在日常生活中，默默維持乾燥與清潔；而在科學家的實驗室裡，它是被用於成儲存能量、固定碳排放的材料， Alex Honnold藉著碳酸鎂登上塔頂，科學家是否也能藉著碳酸鎂登上永續能源的研究高峰呢？我們繼續拭目以待！

參考文獻

1. Yamaguchi, T., & Hokkirigawa, K. (2015). Magnesium carbonate and rosin powders stabilize sliding motion between rubber-gloved human hand and grasped cylindrical bar. Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, 9(3), JAMDSM0026-JAMDSM0026.
2. Li, F. X., Margetts, S., & Fowler, I. (2001). Use of ‘chalk’in rock climbing: sine qua non or myth?. Journal of Sports Sciences, 19(6), 427-432.
3. Amca, A. M., Vigouroux, L., Aritan, S., & Berton, E. (2012). The effect of chalk on the finger–hold friction coefficient in rock climbing. Sports Biomechanics, 11(4), 473-479.
4. Bai, Y., Chen, L., Fu, H., Zhao, J., Lian, Y., & Zhang, H. (2025). Thermochemical Heat Storage Biogel with Environmental Friendliness for Solar-Powered Heavy Oil Recovery and Carbon Capture. ACS Sustainable Chemistry & Engineering.