【大公報訊】記者程進報道：海膽的棘刺除了有防禦功能，原來還是天然傳感器。有研究團隊首次發現，海膽棘刺內部的梯度多孔結構具有強大機電感知能力，能迅速感應水流。團隊利用3D打印技術製造出仿生新材料傳感器，為傳感技術帶來重大突破，推動海洋環境監測、水下基建管理等深海科技的發展，更可拓展應用至腦機接口、航空航天等新興領域。

香港理工大學協理副校長（研究）、研究生院院長、郭氏集團仿生工程教授兼機械工程學系講座教授王鑽開，聯合香港城市大學、華中科技大學學者組成的研究團隊作出此項研究，已刊登於國際學術期刊《自然》上。

研究團隊在刺冠海膽身上觀察到，當海水滴落在棘刺尖端時，棘刺會在一秒內迅速旋轉。他們利用電學測量，發現棘刺受水滴刺激後，內部會產生約百毫伏電壓；而棘刺浸在水中時，水流刺激也能產生約數十毫伏的電壓。這種機電感知能力在已死亡的棘刺中都能出現，證相關機制與生物細胞無關。

可拓展至腦機接口等領域

研究團隊受啟發，利用光固化3D打印技術，以高分子聚合物和陶瓷製作模仿棘刺結構的樣本。實驗證實在水流刺激下，仿生設計相較一般非梯度設計，電壓輸出高約三倍，訊號振幅更增約八倍，顯示機電感知能力的關鍵在於結構而非材料。研究團隊構建了一款3×3陣列仿生3D超材料機械傳感器，各組件均採用了仿海膽棘刺的梯度多孔結構，無需額外電源，即可在水下即時記錄電訊號，並精準定位水流衝擊位置。

研究團隊指，海膽棘刺的機制可以複製至不同材料，更有望延伸至感測水流以外的各種訊號，包括壓力、震動、電波等，啟發其他領域的傳感技術，例如在腦機接口中用以增強腦電波及神經訊號的傳遞，應用潛力無可限量。

王鑽開表示，團隊設計的仿生超材料傳感器在多方面均較傳統機械傳感器更勝一籌，期望結合多孔結構的梯度與3D打印技術，以不同材料、孔徑及表面特徵來製造更多仿生超材料傳感器，在更多領域發揮應用潛力。