废物变身最坚固材料

口罩帮助我们远离疫病威胁，但安心的背後却有代价：大家在困难时刻和隔离日子最希望见到的友善面容和笑意被口罩遮盖掉。

向来机敏的科大化学及生物工程学系高平教授，因疫情持续而想到采用由其团队率先研发的超薄聚合物纳米膜製造透明口罩。这项创新尝试不但方便戴上口罩的人士沟通，该种崭新物料在未来更可以大大改善人类的健康和生活质素。

灵感乍现

高教授说：「我从新闻报导得知，边防人员会要求旅客摘下口罩检查，这样会增加传播疫症的风险，我因此萌生使用纳米膜製作口罩的念头。」这灵光一闪的时刻，让她的突破性构思得以落实。

高教授是备受尊重的国际物料科学权威，她要在製造口罩方面作出突破，只需从自己研发的先进纳米膜著手，不假外求。这种纳米膜原本用於降低电动车及电子装置中锂离子电池爆炸的风险，但事实證明，以该物料製造透气、透明，以及防病毒的口罩，效果同样理想。她说：「那时候，我看不到市场上有兼具这叁种特质的产品。」

高教授团队用以製作透明口罩的聚合物纳米膜，原材料是一种名为超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)的优质塑胶，强度差不多是同质量不锈钢的25倍，获公认为全球最坚固的物料，一般用於製造防弹背心等昂贵的专用产品，以及人体全关节置换手术。

聚乙烯种类繁多，低密度的品种用途非常广泛，例如塑胶袋、水樽、电脑组件以至喉管，踪影处处。高教授总结自己对聚乙烯的研究时，也笑说这「就像从垃圾堆中寻宝」，但在她眼中，这正正是挑战与乐趣所在。

点石成金的效果建基於优良的科学，以技术角度来看，也就是将原材料加工处理。聚乙烯的分子链容易断裂，而且常常纠缠打结，若和人类的头髮相比，这些分子链要幼上好几千倍，要松解这些微细小结并不容易。高教授自信的说：「克服不了这个难关，就只能製造垃圾胶袋；只有成功跨越障碍的人，才可以提炼出世上最坚固的物料。」

「因为没有相关文献资料可供参考，要使用这种物料製作口罩，我们只能带头创新，一切由零开始。」

膜片微薄，潜力丰厚

可喜的是，高教授和同事的重大发现，让实用及舒适兼备的口罩得以面世。他们研发的透明口罩，足够过滤 99% 经空气传播的病毒、细菌和微粒，功能胜过现时透气度低的半透明口罩。最值得一提的，是这新口罩具备较低压降，配戴者更容易呼吸。

高教授早在30年前於剑桥大学攻读博士时已经开始研究聚乙烯，她对於「发现」的真正定义有一番独特见解：「发现不单指发明一些以往没有的东西，也包括将手上的资源转化成更高价值的物质，UHMWPE就是一个好例子。这是一项重大发现，因为你用的是同一化学原理。」

她指自己研发的口罩，最适合给倚赖读唇或透过观察面部表情进行沟通的人士使用，如听障人士、教师及表演者。现时，团队正努力让产品在实验室里以商业模式量产。高教授说，业内好些製造商已表示对她的新发明感到兴趣，当中包括迪士尼乐园。

在资源短缺的情况下，口罩难以在短时间内大规模地推出市场，但高教授仍为自己研发的「综合物料」拥有优厚潜力而深感兴奋。新物料具备耐用、防水和轻巧的特质，除了是支援空气过滤膜、纳米材料扬声器等创新产品的不二之选，亦适用於跟能源、环境及超材料有关的範畴，覆盖日常生活的所有层面。由於新物料的潜在用途既广且深，她和团队已为此提出六项专利申请。

团队在生物医学上取得的成果特别丰硕。今年初，高教授指导学生以新物料成功研发了一种智慧汗液感测器，可以透过从皮肤收集的汗液生物标记数据，监察和分析使用者肌肉的疲累程度。这项智慧感测技术除了勇夺2021年「城市创科大挑战」中的「创新奖」以外，更已获香港体育学院及本地各大学的运动队伍采用，未来将为运动医学带来革命性影响。

「我希望我的学生可以研发更多纳米膜产品，继续让全球使用者受惠。」说时，高教授的眼中犹流露著丝丝兴奋。

情定聚合物科学

高教授的父亲是高级工程师，曾经在地下煤矿工作，她的强烈责任感和奉献精神，或许受到爸爸影响。她在辽宁省一个鍊钢城市长大，至今仍然记得父亲时常不顾自身安危，在事故发生後赶赴现场调查。「爸爸非常尽责，从来不担心工作的危险。他半夜醒来赶到出事现场的情景，至今仍是历历在目。」

高教授深信研发更安全和优质的物料同样能够拯救生命，因此选择成为化学工程师，跟父亲的事业路向略有不同。她後来拜读1953年诺贝尔奖得主、德国化学家Hermann STAUDINGER就聚合物结构提出的崭新理论，燃点起对聚合物科学的热情。「他深入浅出地阐述了聚合物的粘接现象。当我第一次接触他的理论，已不由自主地爱上聚合物科学了！」

往後多年，高教授透过製造一般人也能感受和触摸的纳米物料，一直致力促进公众对这门科学的了解。

对高教授来说，科学能对社会作出实际的贡献，而艺术则能陶冶性情，引发个人好奇心。她爱读哲学著作和中、西古典诗歌，在她眼中，当完成一整天的课堂或实验室工作後，艺术文化所扮演角色，絶对不单只是用来滋养心灵那麽简单。

「很多哲学家认为没有客观现实这回事。那麽，我们身为科学家，又应该怎样寻找真相，加深了解这世界呢？教导学生时，我鼓励他们把所有生活体验融会贯通，拓阔自己的世界观。就我自己而言，阅读文学作品就是开拓视野的好方法。」

谱出个人传奇

在科大任教接近30个年头，高教授正準备踏出学术旅程的下一步。她现时身兼科大化学及生物工程学系教授及港科大（广州）功能枢纽先进材料学域署理主任两职，致力巩固其团队在物料科学上的领导地位。她说：「到了退休那天，我希望自己的努力能在世上留下印记，既成功推动原创研究，也促进研发新物料，积极贡献社会。」

「人类迈进每个新的发展阶段，都是得力於新的发明。要满足我们未来的发展需要，必须将众多不同领域的新发明无缝结合。」高教授专注功能性聚合物、吸波超材料等跨学科研究，矢志要让其学系有朝成为中国以至全球最优秀的团队。

视科大为第二个家的高教授对自己与学系同事信心十足，达成目标指日可待。「科大最令我欣赏的地方，就是一视同仁，为教员提供真正自由的工作环境。在这里，你可以忠於自己，勇敢直抒己见，不用害怕与人辨论甚至提出投诉。」

这份不屈不挠的学术自由与信心，必可让高教授和科大的共同心血一直传承下去。