香港理工大學(xué) (理大) 協(xié)理副校長(zhǎng) (研究及創(chuàng)新) 及機(jī)械工程學(xué)系講座教授王鑽開(kāi)教授,憑藉具劃時(shí)代影響力的創(chuàng)新研究,突破兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)未能解決的物理學(xué)難題,為人類(lèi)的科學(xué)進(jìn)步貢獻(xiàn)良多,因而榮獲多個(gè)國(guó)際及國(guó)家獎(jiǎng)項(xiàng)。
突破自1756年起屹立的科學(xué)挑戰(zhàn)
當(dāng)液體接近比其沸點(diǎn)更高溫度的固體表面時(shí),之間會(huì)形成持續(xù)的蒸汽層,就會(huì)產(chǎn)生經(jīng)典物理現(xiàn)象「萊頓弗羅斯特效應(yīng)」(the Leidenfrost effect),阻隔了傳熱。怎樣才能令液體有效冷卻高溫表面呢?王教授及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的結(jié)構(gòu)熱裝甲(STA),成功將液體冷卻的溫度提升至攝氏1000度(°C)以上,徹底突破了工程和材料科學(xué)領(lǐng)域停滯260多年的困局!
這項(xiàng)突破界限的發(fā)現(xiàn),有助提升核電廠、新一代核反應(yīng)堆等應(yīng)用;亦適用於航空及航天引擎、微電子芯片和電子設(shè)備的熱冷卻效果。有關(guān)科研成果:「抑制萊頓弗羅斯特效應(yīng),實(shí)現(xiàn)1000°C以上高效熱能冷卻」於2022年在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)發(fā)表。
另一方面,國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì) (IUPAC) 於2022年將「超浸潤(rùn)」(superwettability) 評(píng)選為10大新興技術(shù)之一;而王教授不但打破了高溫下的「萊頓弗羅斯特效應(yīng)」,還將「超浸潤(rùn)」的溫度範(fàn)圍大大擴(kuò)展到了1000°C以上,遂為化學(xué)及其他領(lǐng)域帶來(lái)了無(wú)限的應(yīng)用前景。
創(chuàng)造世界紀(jì)錄的超疏水表面
根據(jù)經(jīng)典研究,水珠滴落在荷葉上便會(huì)在表面鋪展、回縮和彈起。此過(guò)程的接觸時(shí)間受限於一個(gè)物理極限,就像人類(lèi)的百米賽跑一樣,很難突破約9.5秒的時(shí)間極限。經(jīng)過(guò)兩年多的堅(jiān)持,王教授開(kāi)發(fā)了一種新的材料,能讓水珠直接彈起而不發(fā)生回縮,使水珠和固體表面之間的接觸時(shí)間縮短約80%。由於其在排斥液體方面的重要性,這項(xiàng)水珠的最短接觸時(shí)間獲《健力士世界紀(jì)錄》認(rèn)可;其潛在應(yīng)用範(fàn)疇亦很廣泛,如水能交織、防污、防水等等。
獲選國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目
國(guó)家自然科學(xué)基金設(shè)立之「重點(diǎn)項(xiàng)目」,旨在支持從事基礎(chǔ)研究的科研學(xué)者。理大在2023年有3個(gè)科研項(xiàng)目獲選,其中一個(gè)正是王教授的項(xiàng)目,「極端高溫環(huán)境流動(dòng)沸騰技術(shù)的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題及關(guān)鍵材料研究」。
王教授表示︰「我一直鼓勵(lì)研究團(tuán)隊(duì)和學(xué)生要積極主動(dòng)、充滿(mǎn)熱誠(chéng)和保持堅(jiān)毅。有時(shí),一個(gè)小小的想法和實(shí)驗(yàn),可能成為我們?nèi)松霓D(zhuǎn)捩點(diǎn),並帶領(lǐng)我們踏進(jìn)更廣闊的世界。」
王教授不斷尋求突破,屢獲殊榮,包括: Falling Walls科學(xué)突破獎(jiǎng) -工程技術(shù)類(lèi)別 (2023)、國(guó)家自然科學(xué)基金的「重點(diǎn)項(xiàng)目」(2023)、裘槎優(yōu)秀科研者獎(jiǎng) (2023)、首屆中銀香港科技創(chuàng)新獎(jiǎng) (2022)、香港研究資助局高級(jí)研究學(xué)者 (2022)、科睿唯安 (Clarivate)認(rèn)可的「全球最廣獲徵引研究人員」(2022),以及香港青年科學(xué)院院士 (創(chuàng)始成員)。
理大王鑽開(kāi)教授榮獲多個(gè)國(guó)際及國(guó)家獎(jiǎng)項(xiàng)。