科研人员从大自然汲取灵感，转化为创新方案，突破科学难题。香港理工大学（理大）协理副校长（研究及创新）及机械工程学系讲座教授王钻开教授深入探索自然，发掘前沿科技及其应用。他与研究团队成功将从大自然探究所得的新发现，转化至制冷瓷砖的应用，促进可持续发展。
研究结果已获著名学术期刊《科学》（Science）刊载，题为「具有高太阳反射率的阶层式结构被动辐射制冷瓷砖」。理大副校长（研究及创新）兼热能及环境工程讲座教授赵汝恒教授为共同作者，王教授并与香港城市大学的研究团队合作。
研究团队成功开发一种被动辐射制冷瓷砖，能够实现高效的光散射能力，和近乎完美达99.6%的阳光反射率。这种制冷瓷砖具备气候抗力和机械坚固度，能够降低室内环境的冷却需求，拥有庞大的节能潜力。
王教授表示︰「成功研发制冷瓷砖展示大自然启发灵感的力量。它填补了被动辐射冷却领域上的研究空白，显著提升高太阳反射率。研发灵感源自白金龟甲虫，启发研究人员改良散射设计。」
仿白金龟生物结构物料 达成99.6%阳光反射率
这项创新研究借鉴白金龟甲虫的复杂生物结构，基于从此最白色甲虫鳞片中发现的自然散射机制，优化了制冷瓷砖的阶层式多孔结构。这项冷却物料制作过程简易，在日照下的冷却表现出色，从而有效降低室内制冷所需的能源消耗。
王教授分享︰「自然界历经数百万年的演化进程，为工程学的精密设计、高效机制和可持续方案等带来不少启示。只要细心研究相关的生物奥妙，可从中发掘能转化为实际应用的创新原理和规律。」
制冷瓷砖的研发还促成了由王教授开创的结构热装甲，即能在极高温的固体表面实现高效液体冷却，为一种前所未有的特性。此科研著作题为「抑制莱顿弗罗斯特效应，实现1,000°C以上高效热能冷却」，成功打破经典物理现象。
当液体接近比其沸点更高温度的固体表面时，之间会形成持续的蒸汽层导致热传输下降，从而增加热阻。王教授设计的创新结构热装甲，彻底打破在工程和材料科学领域悠久的科学挑战。
首次探究莱顿弗罗斯特效应
水与高温表面之间的相互作用，对蒸发式冷却应用至关重要。制冷瓷砖兼具仿生物白色和高太阳反射率外，成功抑制莱顿弗罗斯特效应亦是一大科技亮点。
制冷瓷砖表现出超亲水性，可使水滴立即扩散，并通过其互联的多孔结构迅速渗透。故在蒸发冷却过程中，制冷瓷砖可在 800°C 以上的温度下抑制莱顿弗罗斯特效应。
王教授解释︰「采取类似结构热装甲设计中使用的分层多孔结构，是成功研发冷却瓷砖的关键因素之一。正是这种复杂精细的的多孔膜，使瓷砖能够有效地吸收和蒸发液体，从而有效地抑制雷顿弗罗斯特效应。」
在被动辐射冷却材料领域内，首次成功探究莱顿弗罗斯特效应，是此研究的另一项突破探索，拓展了被动辐射冷却材料设计的视野，也为结构热装甲的发展和应用提供了新见解。
这冷却瓷砖技术独特之处，在于它能够通过简单的制备和操作实现多种功能，其关键特性包括优秀的气候抗力、机械坚固度、抑制莱顿弗罗斯特效应能力、可回收性和颜色。这些具高成本效益、耐用及多功能的优点，有利广泛运用在各种商业应用和建筑结构中，以及长期户外应用。
大自然启发科学发现，推动研发新材料、设备和系统，衍生具影响力的解决方案，这也是由王教授带领导的理大仿生科学与工程研究中心所肩负的愿景。中心旨发展为一个创新科研合作平台，专注于受自然启发的仿生科学技术，创造变革方案，解决社会和环境挑战。
「今次取得突破成果的研究，阐明了我们的创新技术方案兼具实用和多功能价值。这制冷瓷砖不仅通过最白甲虫的仿生结构展示高效的冷却能力，还具有自凈特性、耐用的机械强度和有效抑制莱顿弗罗斯特效应，有足够条件落实应用。」王教授说道。
