高平教授團隊的高分子材料技術獲得日內瓦國際發明展最高獎項

2022-04-08

2022年3月下旬,一年一度的日內瓦國際發明展順利閉幕。3月28日,參展者陸續收到結果通知——除了港科大研究高分子材料的高平教授團隊。

「但人總有不甘心,準備了那麽久,哪怕得不到特別嘉許獎,金獎銀獎銅獎總要有的吧?」高教授團隊的顧其傲博士回憶到,「還是忍不住發郵件問主辦方,結果那邊直接回復congratulations,獲得了最高獎項特別嘉許金獎。真的是特別開心。」

 

高平教授展示聚合物納米薄膜

 

日內瓦國際發明展於 1973 年創辦,是由瑞士聯邦政府及日內瓦市政府所贊助的大型國際展覽會。也是世界上舉辦歷史最長,規模最大的發明展。項目獎分金銀銅三類,評審團特別嘉許金獎從大賽金獎中產生,必須評審團全票通過才能獲得。

 

幾十年磨一劍,自由是最好的激勵

高平教授在高分子材料領域的鉆研以十年為單位。

2018年,顧其傲剛加入高教授團隊不久,偶遇一名從未見過面的13屆師兄,聊了一會,師兄問了一句:「高老師現在還在做聚乙烯嗎?」

「我回答是的。高老師1986年在劍橋讀博時就開始研究聚乙烯,直到今天已經30多年。來科大以後開始研究薄膜,也有十幾年了。」

 

高平教授和顧其傲博士展示聚合物納米薄膜

 

激勵科研的方式有很多。有些學校用高額獎金鼓勵學者發文章,科大的製度是給予充分的自由,「問題就是需要去時間解決,對於尤其是很多工程類的問題,它不是你拍腦瓜就能想出來的。學校給你時間去鉆研這個東西,讓你去做自己想做的事情,我覺得挺好的。」

在個人的學術自由被充分尊重的環境裏,良好的學術氛圍也得到了傳承。顧博士坦言,這幾年遇到一些研究上的問題會直接請教師兄師姐,他們豐富的經驗提供了很多幫助和指導,讓本就艱難的科研道路走得順暢一些。

 

「以前我們很依賴美國,現在他們找我們授權技術」

本次高平教授和顧博士的獲獎項目是「柔性多功能高孔隙率超薄聚乙烯膜的合成方法」。根據世界知識產權組織(WIPO)的報告,中國在高分子材料領域對美國的技術依賴程度排在所有領域的第三名,僅次於航空發動機領域和醫藥行業。

然而,本次獲獎意味著中國已完全具有自主權。

高教授團隊歷時十余年研發了一種超薄納米薄膜,該薄膜不僅超薄(僅為人頭發絲1/5000厚度),同時也被認為是世界上最強的高分子納米薄膜材料,可用於一些精細程度高的工業。特別是在水處理方面,可製作超純水、超凈水。

 

高教授團隊研發的聚合物納米薄膜

 

這種技術得到了世界巨頭公司的認可。幾年前,Millipore公司測試了薄膜樣品。現在,他們希望授權專利。這側面說明了高教授團隊強大的技術能力。

這種薄膜除了具有超過不銹鋼25倍的比強度以外,同時還具有高透明、透氣、防水,其孔徑大小也可自由調節等特點,因此也被廣泛用於許多場景。

在新冠疫情的大背景下,意義最顯著的莫過於透明口罩和人工肺。

疫情以後大家都戴上口罩,許多靠讀唇語交流的聽說障礙人士很難跟人溝通。加拿大政府曾經聯系高教授團隊,表示非常希望擁有既能防止細菌傳播又能看清唇語的透明口罩,用於殘障學校的幼兒語言教育。

 

利用這種新聚合物納米物材料製造的口罩,既透明透氣,又隔絕病毒和細菌

 

另一個優秀成果是人工肺。新冠重癥患者的肺部通常嚴重受損,需要外部的人工肺幫助他們維持呼吸。但這種人工肺設備一臺就要一兩百萬,裏面的核心零部件氣體交換膜開機一秒鐘就要花費5萬。這麽重要的機器,在疫情初期中國還不能自主生產,基本被美國壟斷。

但現在,高教授團隊研發的納米薄膜已經具備做氣體交換膜的條件。顧博士稱,接下來,會在港科大(廣州)盡快完善研究成果,早日投入使用。

 

高平教授向香港特首林鄭月娥女士展示納米薄膜

 

「在我們自己的校園裏,做出一些成績來」

近幾年,越來越多港校把目光聚焦於廣深,在這裏落戶、生長。新建起來的學校、研究所擁有最先進的設備,最優渥的科研環境。

即將開學的港科大(廣州)也擁有更能融合大灣區的配套資源,例如大科學裝置包括:國家超級計算廣州中心「天河二號」系統;廣東省東莞市中國散裂中子源等;小的基礎配套包括深圳的微電子加工,實驗設備定製改造……種種先進的設備讓顧博士萌發了對新環境的期待:

「廣深兩地的(實驗設備)工業,包括自己定製小的實驗設備是非常成熟的,你可以和那些有工業經驗的人進行深入的交流。例如電子行業需要做PCB板之類的設備,絕大部分都是深圳做的,所以如果項目在廣州的話,效率就很高。我們也需要定製化的設備,跟一些廣深的廠家去溝通的話非常高效。」

 

 

港科大(廣州)即將建立起國內高校中第一家專註高分子超薄膜材料的實驗室。實驗室堅持以「科學有高度,應用有前景,社會有影響力」為思想指導,把理論分子設計與合成、微觀結構與性能、宏觀材料製備與應用融為一體。依靠港科大學術資源,結合自身優勢,設置三個主要研究方向:

 

  • 通用超強度超薄膜材料
  • 高性能動力電池隔膜材料
  • 高分子薄膜人體皮膚/傳感器設計
     

現高分子超薄膜實驗室分為合成,加工與表征三個區域,擁有100元萬以上的設備十余臺:雙向拉膜機,SEM,TGA,DSC,超聲噴塗機,流變儀,擠出機、萬能測試機、FTIR、Raman等。未來將建設成為立足粵港澳大灣區,引領中國,面向世界的一流高分子超薄膜研發中心。

除此之外,港科大(廣州)的實驗室更註重體現交叉學科的差異化。對高教授團隊來說,除了準備研究高分子材料的實驗設備以外,還會跟各個系的教授探討和高分子材料相關的、可能會用到的設備,以便更快更廣泛地看到研究成果在不同領域的效果。例如生物系所需要的材料,環境系可能用於測試過濾性能的設備等。大家可以充分感受交叉學科帶來的優勢,更敏捷地作出反應。

提到對未來廣州校園科研生活的暢想,顧博士表示:「以前別的學校有最先進的設備,一些研究可能要去那邊做。但現在港科大(廣州)也有非常紮實的科研基礎,我們能在自己的校園裏很快地做出一些成績。這是我非常期待的。」

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