科研人員從大自然汲取靈感，轉化為創新方案，突破科學難題。香港理工大學（理大）協理副校長（研究及創新）及機械工程學系講座教授王鑽開教授深入探索自然，發掘前沿科技及其應用。他與研究團隊成功將從大自然探究所得的新發現，轉化至製冷瓷磚的應用，促進可持續發展。
研究結果已獲著名學術期刊《科學》（Science）刊載，題為「具有高太陽反射率的階層式結構被動輻射製冷瓷磚」。理大副校長（研究及創新）兼熱能及環境工程講座教授趙汝恒教授為共同作者，王教授並與香港城市大學的研究團隊合作。
研究團隊成功開發一種被動輻射製冷瓷磚，能夠實現高效的光散射能力，和近乎完美達99.6%的陽光反射率。這種製冷瓷磚具備氣候抗力和機械堅固度，能夠降低室內環境的冷卻需求，擁有龐大的節能潛力。
王教授表示︰「成功研發製冷瓷磚展示大自然啟發靈感的力量。它填補了被動輻射冷卻領域上的研究空白，顯著提升高太陽反射率。研發靈感源自白金龜甲蟲，啟發研究人員改良散射設計。」
仿白金龜生物結構物料 達成99.6%陽光反射率
這項創新研究借鑒白金龜甲蟲的複雜生物結構，基於從此最白色甲蟲鱗片中發現的自然散射機制，優化了製冷瓷磚的階層式多孔結構。這項冷卻物料製作過程簡易，在日照下的冷卻表現出色，從而有效降低室內製冷所需的能源消耗。
王教授分享︰「自然界歷經數百萬年的演化進程，為工程學的精密設計、高效機制和可持續方案等帶來不少啟示。只要細心研究相關的生物奧妙，可從中發掘能轉化為實際應用的創新原理和規律。」
製冷瓷磚的研發還促成了由王教授開創的結構熱裝甲，即能在極高溫的固體表面實現高效液體冷卻，為一種前所未有的特性。此科研著作題為「抑制萊頓弗羅斯特效應，實現1,000°C以上高效熱能冷卻」，成功打破經典物理現象。
當液體接近比其沸點更高溫度的固體表面時，之間會形成持續的蒸汽層導致熱傳輸下降，從而增加熱阻。王教授設計的創新結構熱裝甲，徹底打破在工程和材料科學領域悠久的科學挑戰。
首次探究萊頓弗羅斯特效應
水與高溫表面之間的相互作用，對蒸發式冷卻應用至關重要。製冷瓷磚兼具仿生物白色和高太陽反射率外，成功抑制萊頓弗羅斯特效應亦是一大科技亮點。
製冷瓷磚表現出超親水性，可使水滴立即擴散，並通過其互聯的多孔結構迅速滲透。故在蒸發冷卻過程中，製冷瓷磚可在 800°C 以上的溫度下抑制萊頓弗羅斯特效應。
王教授解釋︰「採取類似結構熱裝甲設計中使用的分層多孔結構，是成功研發冷卻瓷磚的關鍵因素之一。正是這種複雜精細的的多孔膜，使瓷磚能夠有效地吸收和蒸發液體，從而有效地抑制雷頓弗羅斯特效應。」
在被動輻射冷卻材料領域內，首次成功探究萊頓弗羅斯特效應，是此研究的另一項突破探索，拓展了被動輻射冷卻材料設計的視野，也為結構熱裝甲的發展和應用提供了新見解。
這冷卻瓷磚技術獨特之處，在於它能夠通過簡單的製備和操作實現多種功能，其關鍵特性包括優秀的氣候抗力、機械堅固度、抑制萊頓弗羅斯特效應能力、可回收性和顏色。這些具高成本效益、耐用及多功能的優點，有利廣泛運用在各種商業應用和建築結構中，以及長期戶外應用。
大自然啟發科學發現，推動研發新材料、設備和系統，衍生具影響力的解決方案，這也是由王教授帶領導的理大仿生科學與工程研究中心所肩負的願景。中心旨發展為一個創新科研合作平台，專注於受自然啟發的仿生科學技術，創造變革方案，解決社會和環境挑戰。
「今次取得突破成果的研究，闡明了我們的創新技術方案兼具實用和多功能價值。這製冷瓷磚不僅通過最白甲蟲的仿生結構展示高效的冷卻能力，還具有自凈特性、耐用的機械強度和有效抑制萊頓弗羅斯特效應，有足夠條件落實應用。」王教授說道。
