防冰雪積聚消除安全隱患，創新技術效法大自然

冰雪有可能造成重大的安全隱患。當冰雪積聚在人行道、車道和樓梯上時，會讓人們行走和車輛運行的風險大增，甚至導致嚴重傷害。屋頂積雪也可能導致漏水甚至損壞結構。傳統的除冰方法依賴人力或機械，兩者均成本高昂且效果有限。但是否有辦法從一開始就阻止冰雪積聚，防患於未然呢？

由理大郭氏集團仿生工程教授王鑽開教授及機械工程學系副教授姚海民教授領導的研究團隊，為這個長久的問題想出了一個令人驚歎的創新解決方案。

他們的研究受到自然界一種獨特的真菌啟發，這種真菌會通過滲透作用而膨脹，在繁殖過程中自行噴射出孢子。研究團隊模仿這種自然現象，開發出一種「結構化彈性表面」（special elastic surface, SES），上面佈滿微型彈簧狀支柱，可以令冷凍水滴自發噴射。

團隊的研究成果已經發表在一篇以「結冰液滴的自噴射現象」為主題的論文中，並登上最近一期《自然化學工程》(Nature Chemical Engineering)的封面。

研究團隊開發的結構化彈性表面(SES)，利用類似彈簧狀的支柱和潤濕對比度，使得冷凍的水滴可以自發噴射出去。

無需電池

水滴在凝結成冰的過程中，體積會膨脹，這時它會壓縮彈性表面的微型支柱。這些支柱如同彈簧般儲存水滴膨脹時產生的能量，並在毫秒內將儲存的能量轉化為動能，將水滴從表面自行噴射出去。一眨眼之間，冰消失了，彈簧支柱隨即準備處理下一滴水滴。

這種創新的結構使彈性表面能夠克服風力和重力影響，在無需外部能量的情況下，也能使冷凍水滴自發噴射。這種巧妙的方法有望徹底改變除冰技術，使其更有效率、更具成本效益。潛在應用場景涵蓋飛機、風力渦輪機葉片、架空電纜等多個領域。

為革新自動除冰設備開闢新道路

團隊成員、博士後研究員張歡歡博士認為，自動除冰技術前景廣闊。團隊計畫持續優化彈性表面的設計，以實現大規模生產並降低成本，滿足寒冷地區社會的需求。

領導研究團隊的王鑽開教授現任理大協理副校長（研究及創新）及機械工程學系講座教授，他對此技術的長遠影響同樣持樂觀態度：「我們相信以這個冷凍水滴噴射機制為原型，可以為各種自動除冰技術、可再生能源收集，乃至軟體機器人的應用方案，開闢新道路。」

研究團隊由王鑽開教授（前排左）與姚海民教授（前排右）領導。發表于《自然化學工程》的論文合著者包括（後排左起）博士後研究員張歡歡博士、博士生張威、助理教授（研究）靳袁凱博士及博士生吳辰陽。