理大仿生傳感新突破 拆解海膽「機電感知」能力研製高效能水流傳感器

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。

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。

由香港優才及專才協會聯同香港理工大學內地發展處主辦、獲勞工及福利局及香港人才服務辦公室支持的「優專大講堂」首場論壇，22日於香港理工大學蔣震劇院舉行。論壇以「從『中國人』的文化基因看國際人才融入香港與大灣區」為主題，現場吸引逾300名官員、立法會議員、大學校長及學者、創科與公益界代表、優才專才高才及青年學生出席，線上直播觀看累計逾50萬人次，氣氛熱烈，反應踴躍。

「優專大講堂」首場論壇現場嘉賓合影

勞工及福利局局長孫玉菡；中聯辦九龍區事務部副部長賴建華；立法會議員鄧飛；立法會議員、香港城市大學校董會主席魏明德；前保安局局長、前立法會議員、新民黨常務副主席黎棟國；全國政協委員、香港港專學院校長陳卓禧；香港優才及專才協會榮譽主席、聯合國兒童基金會香港委員會主席、香港海洋公園保育基金主席陳晴；香港優才及專才協會名譽主席、中國女子長跑奧運冠軍王軍霞；香港理工大學高級副校長（研究及創新）趙汝恒；香港理工大學協理副校長（大學發展）羅璇；香港優才及專才協會理事長劉旭東等主禮嘉賓蒞臨支持。

孫玉菡致辭時表示，文化的確是城市的靈魂，香港吸納人才不只靠經濟優勢，更要依靠深厚的文化底蘊。他提到，來港人才最初或許是為了事業發展，但要真正留下來，最終還是離不開文化層面的歸屬與認同。他期望人才以香港為家，在追求事業成功的同時，積極參與文化建設，因為一座偉大城市最終讓人記住的，往往不是誰賺錢最多，而是其文化與藝術貢獻。

勞工及福利局局長孫玉菡致閉幕辭

趙汝恒致辭時則表示，人才工作不只是簽證、配額、薪酬和職位安排，更核心的命題，是人才來到香港之後，能否融入這座城市、融入大灣區，將個人專業所長，嵌入國家發展和全球變局之中。特區政府提出香港人才發展由「廣納人才」邁向「精準育才、引才、留才」，標誌著香港人才戰略正由擴大規模，邁向更重質量、適配和長遠發展的新階段。中華文化所蘊含的勤學篤行、務實擔當、重義守信和家國情懷，是人才成長和社會進步的重要精神力量；香港的獨特之處，正在於讓「國際視野」與「中華文化」同場對話。

香港理工大學高級副校長趙汝恒致開幕辭

陳晴則指出，國際人才融入香港，既要看見舞台，也要感受溫度。協會將繼續發揮「超級聯繫人」作用，連接政府、大學、產業、社團與國際人才，推動新來港人才從「落戶」走向「扎根」，從「專業貢獻」走向「文化共鳴」。

香港優才及專才協會榮譽主席陳晴致辭

在主題演講環節，哈佛大學經濟學博士、中國學研究院（深圳）教授、壹流學苑（香港）教授王一江教授以《世界之變與香港之重——從過去五百年，看未來五十年》為題，從全球大勢、文明變遷與中華文化脈絡出發，剖析香港在國家「十五五」規劃與特區首個五年規劃交匯點上的獨特使命。他強調，香港要打造國際高端人才集聚高地，不只需制度與產業優勢，更需要文化認同這一深層「操作系統」。

王一江教授發表主題演講

圓桌論壇一以「文化鑄力·厚植根基：中華文化基因如何賦能香港『五年規劃』建設」為題，由香港優才及專才協會政策研究委員會會長陳小辛主持。黎棟國、香港一國兩制研究中心研究總監方舟、中共中央黨校（國家行政學院）國家治理教研部副教授易麗麗，分別從治理實踐、制度與經濟視角、國家治理與人才政策視角出發，探討「一國兩制」制度優勢、中華文化認同、文化＋創科／金融新增長點，以及香港由「廣納人才」邁向「精準育才、引才、留才」的轉型路徑，剖析如何把中華文化基因轉化為香港建設國際高端人才集聚高地的深層競爭力。

論壇演講現場

圓桌論壇二以「文脈鑄心·育才聚力：構建香港與大灣區多元人才的共融生態」為題，由香港優才及專才協會國際人才委員會（博士分會）會長趙慶陽主持。鄧飛、陳晴、香港理工大學專業進修學院院長陳繼宇，分別從教育協同、公益軟入口、持續教育與終身學習等角度，探討如何打破本地青年與來港人才「平行時空」，構建有溫度、有機會、有歸屬感的大灣區人才共融生態。

圓桌論壇嘉賓研討

本次「優專大講堂」首場論壇不僅是一場高規格的思想盛會，更是香港由「廣納人才」邁向「精準育才、引才、留才」的鮮明註腳。協會將繼續以人才為紐帶，背靠祖國、聯通世界、服務香港，推動廣大新來港人才「融入香港、扎根灣區、服務國家、面向世界」，為香港建設國際高端人才集聚高地、為大灣區構建多元人才共融生態添磚加瓦、賦能增效。

「優專大講堂」論壇現場

正因如此，這場論壇從一開始便凝聚了社會各界的廣泛關注與鼎力支持。活動獲勞工及福利局及香港人才服務辦公室擔任官方支持夥伴，香港中文大學、香港科技大學、香港城市大學、嶺南大學、香港教育大學為支持機構，文匯報、橙新聞、中國新聞社、廣州日報為合作媒體，現場匯聚政界、立法會、大學、公益界及體育界領袖，共同探討香港由「廣納人才」邁向「精準育才、引才、留才」的實踐路徑。