廢物變身最堅固材料

口罩幫助我們遠離疫病威脅，但安心的背後卻有代價：大家在困難時刻和隔離日子最希望見到的友善面容和笑意被口罩遮蓋掉。

向來機敏的科大化學及生物工程學系高平教授，因疫情持續而想到採用由其團隊率先研發的超薄聚合物納米膜製造透明口罩。這項創新嘗試不但方便戴上口罩的人士溝通，該種嶄新物料在未來更可以大大改善人類的健康和生活質素。

靈感乍現

高教授說：「我從新聞報導得知，邊防人員會要求旅客摘下口罩檢查，這樣會增加傳播疫症的風險，我因此萌生使用納米膜製作口罩的念頭。」這靈光一閃的時刻，讓她的突破性構思得以落實。

高教授是備受尊重的國際物料科學權威，她要在製造口罩方面作出突破，只需從自己研發的先進納米膜著手，不假外求。這種納米膜原本用於降低電動車及電子裝置中鋰離子電池爆炸的風險，但事實證明，以該物料製造透氣、透明，以及防病毒的口罩，效果同樣理想。她說：「那時候，我看不到市場上有兼具這三種特質的產品。」

高教授團隊用以製作透明口罩的聚合物納米膜，原材料是一種名為超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)的優質塑膠，強度差不多是同質量不鏽鋼的25倍，獲公認為全球最堅固的物料，一般用於製造防彈背心等昂貴的專用產品，以及人體全關節置換手術。

聚乙烯種類繁多，低密度的品種用途非常廣泛，例如塑膠袋、水樽、電腦組件以至喉管，蹤影處處。高教授總結自己對聚乙烯的研究時，也笑說這「就像從垃圾堆中尋寶」，但在她眼中，這正正是挑戰與樂趣所在。

點石成金的效果建基於優良的科學，以技術角度來看，也就是將原材料加工處理。聚乙烯的分子鏈容易斷裂，而且常常糾纏打結，若和人類的頭髮相比，這些分子鏈要幼上好幾千倍，要鬆解這些微細小結並不容易。高教授自信的說：「克服不了這個難關，就只能製造垃圾膠袋；只有成功跨越障礙的人，才可以提煉出世上最堅固的物料。」

「因為沒有相關文獻資料可供參考，要使用這種物料製作口罩，我們只能帶頭創新，一切由零開始。」

膜片微薄，潛力豐厚

可喜的是，高教授和同事的重大發現，讓實用及舒適兼備的口罩得以面世。他們研發的透明口罩，足夠過濾 99% 經空氣傳播的病毒、細菌和微粒，功能勝過現時透氣度低的半透明口罩。最值得一提的，是這新口罩具備較低壓降，配戴者更容易呼吸。

高教授早在30年前於劍橋大學攻讀博士時已經開始研究聚乙烯，她對於「發現」的真正定義有一番獨特見解：「發現不單指發明一些以往沒有的東西，也包括將手上的資源轉化成更高價值的物質，UHMWPE就是一個好例子。這是一項重大發現，因為你用的是同一化學原理。

她指自己研發的口罩，最適合給倚賴讀唇或透過觀察面部表情進行溝通的人士使用，如聽障人士、教師及表演者。現時，團隊正努力讓產品在實驗室裡以商業模式量產。高教授說，業內好些製造商已表示對她的新發明感到興趣，當中包括迪士尼樂園。

在資源短缺的情況下，口罩難以在短時間內大規模地推出市場，但高教授仍為自己研發的「綜合物料」擁有優厚潛力而深感興奮。新物料具備耐用、防水和輕巧的特質，除了是支援空氣過濾膜、納米材料揚聲器等創新產品的不二之選，亦適用於跟能源、環境及超材料有關的範疇，覆蓋日常生活的所有層面。由於新物料的潛在用途既廣且深，她和團隊已為此提出六項專利申請。

團隊在生物醫學上取得的成果特別豐碩。今年初，高教授指導學生以新物料成功研發了一種智慧汗液感測器，可以透過從皮膚收集的汗液生物標記數據，監察和分析使用者肌肉的疲累程度。這項智慧感測技術除了勇奪2021年「城市創科大挑戰」中的「創新獎」以外，更已獲香港體育學院及本地各大學的運動隊伍採用，未來將為運動醫學帶來革命性影響。

「我希望我的學生可以研發更多納米膜產品，繼續讓全球使用者受惠。」說時，高教授的眼中猶流露著絲絲興奮。

情定聚合物科學

高教授的父親是高級工程師，曾經在地下煤礦工作，她的強烈責任感和奉獻精神，或許受到爸爸影響。她在遼寧省一個鍊鋼城市長大，至今仍然記得父親時常不顧自身安危，在事故發生後趕赴現場調查。「爸爸非常盡責，從來不擔心工作的危險。他半夜醒來趕到出事現場的情景，至今仍是歷歷在目。」

高教授深信研發更安全和優質的物料同樣能夠拯救生命，因此選擇成為化學工程師，跟父親的事業路向略有不同。她後來拜讀1953年諾貝爾獎得主、德國化學家Hermann STAUDINGER就聚合物結構提出的嶄新理論，燃點起對聚合物科學的熱情。「他深入淺出地闡述了聚合物的粘接現象。當我第一次接觸他的理論，已不由自主地愛上聚合物科學了！」

往後多年，高教授透過製造一般人也能感受和觸摸的納米物料，一直致力促進公眾對這門科學的了解。

對高教授來說，科學能對社會作出實際的貢獻，而藝術則能陶冶性情，引發個人好奇心。她愛讀哲學著作和中、西古典詩歌，在她眼中，當完成一整天的課堂或實驗室工作後，藝術文化所扮演角色，絶對不單只是用來滋養心靈那麼簡單。

「很多哲學家認為沒有客觀現實這回事。那麼，我們身為科學家，又應該怎樣尋找真相，加深了解這世界呢？教導學生時，我鼓勵他們把所有生活體驗融會貫通，拓闊自己的世界觀。就我自己而言，閱讀文學作品就是開拓視野的好方法。」

譜出個人傳奇

在科大任教接近30個年頭，高教授正準備踏出學術旅程的下一步。她現時身兼科大化學及生物工程學系教授及港科大（廣州）功能樞紐先進材料學域署理主任兩職，致力鞏固其團隊在物料科學上的領導地位。她說：「到了退休那天，我希望自己的努力能在世上留下印記，既成功推動原創研究，也促進研發新物料，積極貢獻社會。」

「人類邁進每個新的發展階段，都是得力於新的發明。要滿足我們未來的發展需要，必須將眾多不同領域的新發明無縫結合。」高教授專注功能性聚合物、吸波超材料等跨學科研究，矢志要讓其學系有朝成為中國以至全球最優秀的團隊。

視科大為第二個家的高教授對自己與學系同事信心十足，達成目標指日可待。「科大最令我欣賞的地方，就是一視同仁，為教員提供真正自由的工作環境。在這裡，你可以忠於自己，勇敢直抒己見，不用害怕與人辨論甚至提出投訴。」

這份不屈不撓的學術自由與信心，必可讓高教授和科大的共同心血一直傳承下去。