哈佛大学锁志刚教授阐述软材料、生物黏附与医疗应用前沿突破

2026年6月2日，美国国家科学院及工程院双院士、中国科学院外籍院士、美国哈佛大学 Allen E. and Marilyn M. Puckett 力学与材料学教授锁志刚教授，于理大校园主讲理大高等研究院杰出学人讲座，题为《软材料与生物组织的黏合》。讲座吸引逾100位学者、研究人员及学生亲临现场，另有近16,000名观众透过各大社交媒体平台同步收看。

讲座中，锁教授首先讲解水凝胶的核心力学原理，说明如何将聚丙烯酰胺和海藻酸钠两种脆性聚合物网络结合，从而形成高韧性、高弹性的混成水凝胶。这种「脆性＋脆性＝强韧」的设计理念，透过迟滞效应及黏弹性能量耗散机制，大幅提升材料的抗断裂能力，令其断裂能由约10 J/m²跃升至9,000 J/m²以上。这类先进水凝胶同时具备可拉伸、透明及导电特性等优势，能作为离子导体应用于多种仿生装置，例如人工肌肉、可拉伸电致发光组件及离子晶体管等，突破传统生物兼容材料易碎的限制。

在界面工程方面，锁教授进一步阐述化学作用、拓扑结构与力学之间的协同效应，如何实现稳固的组织黏附。他介绍了「拓扑黏附」（topological adhesion）及「分子钉」（molecular staples）等前沿技术，利用生物兼容性聚合物，在软组织表面形成实时、强韧且非共价的结合。其研究团队亦成功开发「水凝胶涂料」及可光降解黏合剂等创新材料，不仅具备高强度黏附性能，更可于紫外光照射下安全移除，为手术敷料及伤口护理等临床应用提供突破性方案。

讲座亦重点展示了相关材料于生物医学及工业领域的转化应用。锁教授介绍专为器官移植中无缝线黏附吻合而设计的水凝胶——网格复合材料（hydrogel-mesh composites），该技术可显著减少手术创伤及液体渗漏风险。他同时解释，多尺度应力分散的力学原理如何将软材料的疲劳阈值提升十倍。这项概念除应用于生物植入物外，亦延伸至可持续工程材料的开发，例如以二氧化硅填充天然橡胶制成的「绿色轮胎」，以及具高耐久性的天然橡胶缠结材料。

讲座最后设有互动问答环节，由理大复合材料科学与工程杰出讲座教授米耀荣主持。理大副校长（知识转移）、软材料及器件讲座教授郑子剑、机械工程学系系主任兼智能结构与系统讲座教授苏众庆，以及多位师生均积极参与讨论。在线观众亦踊跃回应，围绕多项前沿学术议题深入交流，包括「软材料与活体组织界面中的水合层如何影响瞬时黏附强度」，以及「设计可因应pH 值、温度及活性氧等生理微环境变化而实现可控脱黏的智能软性黏合剂」等，现场及在线互动热烈，学术氛围十分浓厚。