【大公报讯】记者程进报道：海胆的棘刺除了有防御功能，原来还是天然传感器。有研究团队首次发现，海胆棘刺内部的梯度多孔结构具有强大机电感知能力，能迅速感应水流。团队利用3D打印技术制造出仿生新材料传感器，为传感技术带来重大突破，推动海洋环境监测、水下基建管理等深海科技的发展，更可拓展应用至脑机接口、航空航天等新兴领域。

香港理工大学协理副校长（研究）、研究生院院长、郭氏集团仿生工程教授兼机械工程学系讲座教授王钻开，联合香港城市大学、华中科技大学学者组成的研究团队作出此项研究，已刊登于国际学术期刊《自然》上。

研究团队在刺冠海胆身上观察到，当海水滴落在棘刺尖端时，棘刺会在一秒内迅速旋转。他们利用电学测量，发现棘刺受水滴刺激后，内部会产生约百毫伏电压；而棘刺浸在水中时，水流刺激也能产生约数十毫伏的电压。这种机电感知能力在已死亡的棘刺中都能出现，证相关机制与生物细胞无关。

可拓展至脑机接口等领域

研究团队受启发，利用光固化3D打印技术，以高分子聚合物和陶瓷制作模仿棘刺结构的样本。实验证实在水流刺激下，仿生设计相较一般非梯度设计，电压输出高约三倍，讯号振幅更增约八倍，显示机电感知能力的关键在于结构而非材料。研究团队构建了一款3×3阵列仿生3D超材料机械传感器，各组件均采用了仿海胆棘刺的梯度多孔结构，无需额外电源，即可在水下即时记录电讯号，并精准定位水流冲击位置。

研究团队指，海胆棘刺的机制可以覆製至不同材料，更有望延伸至感测水流以外的各种讯号，包括压力、震动、电波等，启发其他领域的传感技术，例如在脑机接口中用以增强脑电波及神经讯号的传递，应用潜力无可限量。

王钻开表示，团队设计的仿生超材料传感器在多方面均较传统机械传感器更胜一筹，期望结合多孔结构的梯度与3D打印技术，以不同材料、孔径及表面特征来制造更多仿生超材料传感器，在更多领域发挥应用潜力。