高平教授团队的高分子材料技术获得日内瓦国际发明展最高奖项

2022-04-08

2022年3月下旬,一年一度的日内瓦国际发明展顺利闭幕。3月28日,参展者陆续收到结果通知——除了港科大研究高分子材料的高平教授团队。

“但人总有不甘心,准备了那么久,哪怕得不到特别嘉许奖,金奖银奖铜奖总要有的吧?”高教授团队的顾其傲博士回忆到,“还是忍不住发邮件问主办方,结果那边直接回复congratulations,获得了最高奖项特别嘉许金奖。真的是特别开心。”

 

高平教授展示聚合物纳米薄膜

 

日内瓦国际发明展于 1973 年创办,是由瑞士联邦政府及日内瓦市政府所赞助的大型国际展览会。也是世界上举办历史最长,规模最大的发明展。项目奖分金银铜三类,评审团特别嘉许金奖从大赛金奖中产生,必须评审团全票通过才能获得。

 

几十年磨一剑,自由是最好的激励

高平教授在高分子材料领域的钻研以十年为单位。

2018年,顾其傲刚加入高教授团队不久,偶遇一名从未见过面的13届师兄,聊了一会,师兄问了一句:“高老师现在还在做聚乙烯吗?”

“我回答是的。高老师1986年在剑桥读博时就开始研究聚乙烯,直到今天已经30多年。来科大以后开始研究薄膜,也有十几年了。”

 

高平教授和顾其傲博士展示聚合物纳米薄膜

 

激励科研的方式有很多。有些学校用高额奖金鼓励学者发文章,科大的制度是给予充分的自由,“问题就是需要去时间解决,对于尤其是很多工程类的问题,它不是你拍脑瓜就能想出来的。学校给你时间去钻研这个东西,让你去做自己想做的事情,我觉得挺好的。”

在个人的学术自由被充分尊重的环境里,良好的学术氛围也得到了传承。顾博士坦言,这几年遇到一些研究上的问题会直接请教师兄师姐,他们丰富的经验提供了很多帮助和指导,让本就艰难的科研道路走得顺畅一些。

 

“以前我们很依赖美国,现在他们找我们授权技术”

本次高平教授和顾博士的获奖项目是“柔性多功能高孔隙率超薄聚乙烯膜的合成方法”。根据世界知识产权组织(WIPO)的报告,中国在高分子材料领域对美国的技术依赖程度排在所有领域的第三名,仅次于航空发动机领域和医药行业。

然而,本次获奖意味着中国已完全具有自主权。

高教授团队历时十余年研发了一种超薄纳米薄膜,该薄膜不仅超薄(仅为人头发丝1/5000厚度),同时也被认为是世界上最强的高分子纳米薄膜材料,可用于一些精细程度高的工业。特别是在水处理方面,可制作超纯水、超净水。

 

高教授团队研发的聚合物纳米薄膜

 

这种技术得到了世界巨头公司的认可。几年前,Millipore公司测试了薄膜样品。现在,他们希望授权专利。这侧面说明了高教授团队强大的技术能力。

这种薄膜除了具有超过不锈钢25倍的比强度以外,同时还具有高透明、透气、防水,其孔径大小也可自由调节等特点,因此也被广泛用于许多场景。

在新冠疫情的大背景下,意义最显著的莫过于透明口罩和人工肺。

疫情以后大家都戴上口罩,许多靠读唇语交流的听说障碍人士很难跟人沟通。加拿大政府曾经联系高教授团队,表示非常希望拥有既能防止细菌传播又能看清唇语的透明口罩,用于残障学校的幼儿语言教育。

 

利用这种新聚合物纳米物材料制造的口罩,既透明透气,又隔绝病毒和细菌

 

另一个优秀成果是人工肺。新冠重症患者的肺部通常严重受损,需要外部的人工肺帮助他们维持呼吸。但这种人工肺设备一台就要一两百万,里面的核心零部件气体交换膜开机一秒钟就要花费5万。这么重要的机器,在疫情初期中国还不能自主生产,基本被美国垄断。

但现在,高教授团队研发的纳米薄膜已经具备做气体交换膜的条件。顾博士称,接下来,会在港科大(广州)尽快完善研究成果,早日投入使用。

 

高平教授向香港特首林郑月娥女士展示纳米薄膜

 

“在我们自己的校园里,做出一些成绩来”

近几年,越来越多港校把目光聚焦于广深,在这里落户、生长。新建起来的学校、研究所拥有最先进的设备,最优渥的科研环境。

即将开学的港科大(广州)也拥有更能融合大湾区的配套资源,例如大科学装置包括:国家超级计算广州中心“天河二号”系统;广东省东莞市中国散裂中子源等;小的基础配套包括深圳的微电子加工,实验设备定制改造……种种先进的设备让顾博士萌发了对新环境的期待:

“广深两地的(实验设备)工业,包括自己定制小的实验设备是非常成熟的,你可以和那些有工业经验的人进行深入的交流。例如电子行业需要做PCB板之类的设备,绝大部分都是深圳做的,所以如果项目在广州的话,效率就很高。我们也需要定制化的设备,跟一些广深的厂家去沟通的话非常高效。”

 

 

港科大(广州)即将建立起国内高校中第一家专注高分子超薄膜材料的实验室。实验室坚持以“科学有高度,应用有前景,社会有影响力”为思想指导,把理论分子设计与合成、微观结构与性能、宏观材料制备与应用融为一体。依靠港科大学术资源,结合自身优势,设置三个主要研究方向:

 

  • 通用超强度超薄膜材料

  • 高性能动力电池隔膜材料

  • 高分子薄膜人体皮肤/传感器设计

 

现高分子超薄膜实验室分为合成,加工与表征三个区域,拥有100元万以上的设备十余台:双向拉膜机,SEM,TGA,DSC,超声喷涂机,流变仪,挤出机、万能测试机、FTIR、Raman等。未来将建设成为立足粤港澳大湾区,引领中国,面向世界的一流高分子超薄膜研发中心。

除此之外,港科大(广州)的实验室更注重体现交叉学科的差异化。对高教授团队来说,除了准备研究高分子材料的实验设备以外,还会跟各个系的教授探讨和高分子材料相关的、可能会用到的设备,以便更快更广泛地看到研究成果在不同领域的效果。例如生物系所需要的材料,环境系可能用于测试过滤性能的设备等。大家可以充分感受交叉学科带来的优势,更敏捷地作出反应。

提到对未来广州校园科研生活的畅想,顾博士表示:“以前别的学校有最先进的设备,一些研究可能要去那边做。但现在港科大(广州)也有非常扎实的科研基础,我们能在自己的校园里很快地做出一些成绩。这是我非常期待的。”

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