由香港理工大學、香港城市大學及華中科技大學學者組成的聯合研究團隊，首次發現海膽棘刺內部的梯度多孔立體網狀骨架具有強大的機電感知能力，能迅速感應水流。團隊更利用3D打印技術，成功製造出仿生新材料傳感器，為傳感技術帶來重大突破。
由理大協理副校長（研究）、研究生院院長、郭氏集團仿生工程教授兼機械工程學系講座教授王鑽開教授帶領的研究團隊，首次發現海膽棘刺內部的梯度多孔結構具有強大機電感知能力，能在水流經過時產生電訊號，並利用3D打印技術製造仿生超材料傳感器。
研究團隊在刺冠海膽身上觀察到，當海水滴落在棘刺尖端時，棘刺會在一秒內迅速旋轉。電學測量發現，棘刺受水滴刺激後，內部會產生約百毫伏電壓；水流刺激也能產生約數十毫伏的電壓。這種機電感知能力在已死亡的棘刺中依然存在，證明相關機制與生物細胞無關。
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由理大協理副校長（研究）、研究生院院長、郭氏集團仿生工程教授兼機械工程學系講座教授王鑽開教授帶領的研究團隊，首次發現海膽棘刺內部的梯度多孔結構具有強大機電感知能力，能在水流經過時產生電訊號，並利用3D打印技術製造仿生超材料傳感器。
研究團隊構建了一款3 × 3陣列仿生3D超材料機械傳感器，各組件均採用了仿海膽棘刺的梯度多孔結構，無需額外電源，即可在水下即時記錄電訊號，並精準定位水流衝擊位置。
團隊觀察到，當海水滴落在海膽棘刺尖端時，棘刺會迅速旋轉。他們利用電學測量，發現棘刺受水滴刺激後，內部會產生約百毫伏電壓。
海膽棘刺的機電感知能力源自其內部獨特的雙連續梯度多孔立體網狀骨架：由大小不一的孔洞組成，並沿棘刺的基部到尖端逐漸變化，基部孔洞較大、固體密度較低，尖端孔洞較小、固體密度較高。
研究團隊構建了一款3 × 3陣列仿生3D超材料機械傳感器，各組件均採用了仿海膽棘刺的梯度多孔結構，無需額外電源，即可在水下即時記錄電訊號，並精準定位水流衝擊位置。
研究團隊構建了一款3 × 3陣列仿生3D超材料機械傳感器，各組件均採用了仿海膽棘刺的梯度多孔結構，無需額外電源，即可在水下即時記錄電訊號，並精準定位水流衝擊位置。
這種反應源自棘刺內部的雙連續梯度多孔立體網狀骨架。該骨架由大小不一的孔洞組成，並沿棘刺的基部到尖端逐漸變化：基部孔洞較大、固體密度較低，尖端孔洞較小、固體密度較高。當水流經此多孔結構時，流液界面發生相互作用，流動液體對雙電層產生剪切作用，誘導界面電荷的分離和重新排佈，從而產生電壓差。梯度結構會令水流與孔壁的碰撞更劇烈，使電壓差更強，從而提升感知能力。
團隊觀察到，當海水滴落在海膽棘刺尖端時，棘刺會迅速旋轉。他們利用電學測量，發現棘刺受水滴刺激後，內部會產生約百毫伏電壓。
受此發現啟發，研究團隊利用光固化3D打印技術，以高分子聚合物和陶瓷製作出模仿棘刺結構的樣本。實驗證實，在水流刺激下，仿生梯度設計相較一般非梯度設計，電壓輸出高約三倍，訊號振幅更增約八倍，顯示機電感知能力的關鍵在於結構而非材料。
團隊更構建了一款3 × 3陣列仿生3D超材料機械傳感器，各組件均採用梯度多孔結構。該傳感器無需額外電源，即可在水下即時記錄電訊號，並精準定位水流衝擊位置。研究指出，海膽棘刺的梯度多孔結構強化了訊號傳遞，提升了傳感器的精準度及靈敏度。
這種強大的機電感知機制可以複製至不同材料，並有望延伸至感測水流以外的各種訊號，包括壓力、震動、電波等，啟發其他領域的傳感技術。例如在腦機接口中，可用以增強腦電波及神經訊號的傳遞。
海膽棘刺的機電感知能力源自其內部獨特的雙連續梯度多孔立體網狀骨架：由大小不一的孔洞組成，並沿棘刺的基部到尖端逐漸變化，基部孔洞較大、固體密度較低，尖端孔洞較小、固體密度較高。
領導研究的理大協理副校長（研究）、研究生院長王鑽開表示，相比傳統機械傳感器，團隊設計的仿生超材料傳感器在可生產性、結構設計可能性、材料通用性、幾何與性能控制能力及水下自我感測時間差能力等方面均更勝一籌。
研究團隊構建了一款3 × 3陣列仿生3D超材料機械傳感器，各組件均採用了仿海膽棘刺的梯度多孔結構，無需額外電源，即可在水下即時記錄電訊號，並精準定位水流衝擊位置。
王鑽開期望結合多孔結構的梯度與3D打印技術，以不同材料、孔徑及表面特徵來製造更多仿生超材料傳感器，在更多領域發揮應用潛力。他亦指出，對於天然多孔材料而言，強度等力學性能或許並非其核心功能，深入探索這些鮮為人知的生物機制，對推動仿生研究發展具有至關重要的意義。
此項聯合研究已刊登於國際頂尖學術期刊《自然》上。
為積極響應國家「十五五」規劃支持香港打造國際高端人才聚集高地，深度融入「一帶一路」教育高質量發展布局和響應國家高度重視中華文化的國際傳播，促進不同文化間的交流與互鑒，近日，香港理工大學校董會主席林大輝率團赴東南亞多國開展訪問。
林大輝率團訪問東南亞，並與多國的中國駐當地使館大使交流。理工大學圖片
代表團於4月下旬到訪越南與柬埔寨，隨後於5月上旬深度走訪印度尼西亞。訪問期間，代表團一行與多國的中國駐當地使館、知名高校、孔子學院 及公立中學展開對話交流，搭建緊密互通平台。
此次出訪，不僅深化拓展了理大國際教育合作版圖，更展現了香港高校主動擁抱全球育人浪潮和傳播中華文化，深度融入國家發展大局，向世界唱響中國教育品牌和弘揚中華文化的使命擔當。
擁抱全球育人浪潮 拓展理大國際教育合作版圖
代表團成員還包括理大副校長（學生及環球事務）楊立偉、理大孔子學院院長盧峭梅、理大環球事務處常務副總監倪頌熹等。
林大輝（左）率團拜訪中國駐越南使館代辦王群（右）。理工大學圖片
代表團先後拜訪了中國駐越南使館代辦王群、中國駐柬埔寨大使汪文斌、中國駐印尼大使王魯彤。在與多國大使、公使交流時，林大輝表示，希望透過地緣與中越、中柬、中印尼的友好關系，吸引這些國家的學生赴港留學，展現「一國兩制」的優勢。
林大輝（左）與中國駐柬埔寨大使汪文斌（右）會面。理工大學圖片
林大輝博士（左）率團拜訪中國駐印尼大使王魯彤（右）。理工大學圖片
林大輝還建議理大定期派教授赴這些國家授課，提升當地的教學水平，透過教育「出海」，講好香港故事。
厚植國家情懷與全球視野 打造文化傳承高地
代表團先後到訪了越南河內大學、柬埔寨王家農業大學、東華應用科技大學，以及印尼的瑪瑯國立大學、瑪拉拿達基督教大學、印尼阿拉紮大學。在座談交流會上，理大校董會主席林大輝向院校代表全面介紹理大的辦學理念、人才培養模式，以及國際化發展戰略。
林大輝（左五）率團到訪越南河內大學。理工大學圖片
林大輝強調，理大注重培養學生擁有家國情懷和具備全球視野，培育既有深厚中華文化根基、又具國際競爭力的卓越人才。理大是香港率先將中國歷史與文化課程列為本科生必修課的大學。
理大代表團一行訪問東南亞多國知名高校。理工大學圖片
2024年起，理大還重磅打造了貫穿全年的文化盛事——「理大中華文化節」，通過名家講座、非遺展覽等沈浸式體驗，在青年學生中掀起探尋中華文化底蘊的熱潮，讓學生們在深耕中華文脈的同時，樹立文化自信。理大更是首間香港公營大學設有愛國主義教育基地。
踐行服務學習與社會責任 貢獻全球創新發展
訪問期間，林大輝還向當地院校介紹了理大最具特色的「服務學習」（Service-Learning）項目。理大的「服務學習」項目至今已經有20年了。2012年，理大成為香港首間將服務學習納入本科生必修課的大學，引導學生們走出課堂，走進社會，用專業知識和技能，服務社會。
林大輝介紹理大的辦學理念和特色項目。理工大學圖片
2024年，林大輝（右一）與滕錦光（右二）帶隊遠赴非洲盧旺達開展為期兩周的服務學習。理工大學圖片
2024年，林大輝與理大校長滕錦光還一起帶隊遠赴非洲盧旺達，與師生共同實地參與太陽能發電系統安裝等志願服務，助力非洲偏遠地區改善電力基礎設施。理大也希望與東南亞國家開展更多的服務學習項目，鼓勵青年用科技知識賦能全球發展。
拓展留學品牌與青年交流 提升教育文化「軟實力」
林大輝（前排右）與楊立偉教授（前排左）與當地學生合影。理工大學圖片
此次出訪，代表團還走訪問了當地頂尖中學，其中包括越南河內-阿姆斯特丹重點高中、外語專門學校；柬埔寨金邊白烈中學、謝辛水凈華中學；印尼瑪瑯第八國立高級中學、瑪瑯第一國立大學高級中學；印尼雅加達第四國立伊斯蘭高級中學、印尼萬隆第五國立高級中學等，與師生們親切交流。
理大代表團與當地中學師生交流現場。理工大學圖片
代表團希望借此拓展一條中國與東盟國家青年溝通交流「雙向奔赴」的快速通道，更能以教育為紐帶，潛移默化地提升中國教育與香港科創的國際「軟實力」。
打造孔子學院與外交名片 共築人類命運共同體
作為理大對外文化交流的閃亮「名片」，近年來，理大孔子學院積極擴大「國際朋友圈」，透過舉辦「全球孔子學院香江論壇」等大型活動，搭建文化交流與文明互鑒的高端平台。
2025年，理大舉辦「全球孔子學院香江論壇」等大型活動，搭建文化交流與文明互鑒的高端平台。理工大學圖片
此次代表團一行深度走訪了河內大學孔子學院、柬埔寨王家農業大學孔子學院、東華應用科技大學孔子學院、瑪拉拿達基督教大學孔子學院、瑪瑯國立大學孔子學院、印尼阿拉紮大學孔子學院，了解當地孔子學院的發展現狀，探討共同合作空間，形成資源共享的區域協作網絡，培養肩負兩地互通的未來人才，促進多元文明的平等對話，為教育出海賦予了深層的人文內涵。
理大代表團一行訪問多國知名孔子學院。理工大學圖片
理大將與各國孔子學院攜手，承擔各自的角色與使命，做中華文化走向世界的傳播者，做亞太和平與文明互鑒的推動者。在講好「理大故事」的同時，以教育的力量，為構建人類命運共同體注入源源不斷的人文新動能。從非洲科技賦能到東南亞深度交流，從紮根本土教育到放眼全球合作，理大的發展始終緊扣時代脈搏。
理大校董會主席林大輝走訪印尼當地中學。理工大學圖片
理大希望以教育的力量，為構建人類命運共同體注入源源不斷的人文新動能。理工大學圖片
未來，理大將以更加開放的姿態、深厚的家國情懷與全球視野，擦亮國際化教育品牌，培育紮根中國、擁抱世界的高質量人才，向世界講好新時代的中國故事！
