材料與紡織科研突破：鈣鈦礦太陽能、智能降温紡織與 DIMS 近視防控

香港理工大學(The Hong Kong Polytechnic University, PolyU)綜合信息數據庫 · 04 科研模塊 一片能發電的太陽能板、一件會「主動排汗降温」的運動衣、一副能減緩兒童近視加深的眼鏡片——理大的科研不止航天，在能源材料、功能紡織與近視防控光學等領域，近年亦有亮眼突破，其中兩項分別登上《Nature》與《Science》。本篇為這幾條「應用材料」科研線立檔。 航天科研見 aerospace-program-overview.md；理大標誌性科研突破總覽見 achievements.md；時裝及紡織學院見 01 學術 · 時裝及紡織學院；理大知識轉移與技術授權路徑見 output-and-innovation.md。資料以理大新聞稿、科研媒體、學術發佈為主，數據均註明來源。

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# 一、鈣鈦礦太陽能電池：創紀錄的轉換效率

# 1.1 33.89% 的紀錄

太陽能電池的核心指標是光電轉換效率(power-conversion efficiency)——把多少陽光轉化為電。鈣鈦礦/硅疊層(perovskite/silicon tandem)電池是當前提升效率的前沿路線：傳統單結硅電池的理論效率上限約為 29%（Shockley–Queisser 極限附近），而把一層鈣鈦礦薄膜疊加在硅電池之上，能吸收硅無法有效利用的短波光譜，從而突破單結電池的理論天花板。

據EurekAlert 報道理大成果^※，理大研究團隊通過新穎的雙層界面鈍化(bilayer interface passivation)策略，開發出創紀錄約 33.89% 轉換效率的疊層太陽能電池——克服了太陽能技術發展的一大障礙。「界面鈍化」通俗地説，是通過在材料層與層之間加入特殊塗層，減少電荷在界面處的損耗與複合——這類似於給電池內部的「接口」做打磨拋光，讓電流傳輸更順暢、損耗更小。

據 EurekAlert 轉發的理大新聞稿，該成果由應用物理學系助理教授尹俊(Yin Jun)領銜，具體技術路徑是在鈣鈦礦/硅界面嵌入一層納米級、離散分佈的超薄氟化鋰(LiF)，並配合短鏈乙二胺二碘化物(EDAI)分子沉積，同時實現「場效應鈍化」與「化學鈍化」兩種機制，減少電子提取損耗、抑制非輻射複合。成果於 2025 年 5 月 23 日公佈，發表於頂級學術期刊《Nature》（DOI: 10.1038/s41586-024-07997-7），研究由理大聯合隆基綠能(LONGI Green Energy Technology)與蘇州大學團隊完成——隆基是全球硅片與光伏組件龍頭企業，這一產學研合作路徑也是理大「應用材料服務產業」取向的體現。

# 1.2 目標 40%

據公開報道，理大團隊正推動鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的商業化，終極目標是把效率從約 34% 提升到40%這一里程碑。

# 1.3 放進全球賽道：鈣鈦礦疊層電池的競速

理大的 33.89% 並非孤例，而是全球多個團隊同期競逐的賽道上的一項紀錄。據公開報道，同一技術路線上，隆基綠能自家團隊隨後於 2024–2025 年多次刷新經美國國家可再生能源實驗室(NREL)獨立認證的世界紀錄（2025 年 4 月達約 34.85%），牛津光伏(Oxford PV)等企業也在推進商業化量產。這説明鈣鈦礦/硅疊層太陽能是當前全球能源材料領域最激烈的競速賽道之一，理大的貢獻在於界面鈍化機制的基礎研究突破，為後續企業級量產提供了可複用的技術路徑（屬客觀背景説明，非評價理大與業界孰優孰劣）。

來源強度:33.89% 紀錄、雙層界面鈍化機制、尹俊領銜、Nature 發表、隆基/蘇大合作見 EurekAlert 轉發理大稿；全球競速背景數據據公開行業報道，個別數字隨認證週期波動，以各機構當期公告為準。

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# 二、功能紡織：智能排汗運動衣

# 2.1 iActive™ 與 Omni-Cool-Dry™

理大時裝及紡織學院(SFT)（見 01 學術 · 時裝及紡織學院）在功能紡織上頗有建樹。據Media OutReach 報道^※:

• iActive™ 運動衣系列：具備根系般的液體輸送系統與皮膚般的主動排汗散熱結構，運用仿生抗熱面料加速排汗；
• Omni-Cool-Dry™ 面料：提供超快排汗，在動態熱條件下保持乾爽透氣、全天舒適。

這些「智能紡織」把仿生學、材料科學與服裝設計結合——不是普通的運動衣，而是會「主動管理」汗水與温度的功能性紡織品。

# 2.2 國際獎項與領軍學者

理大功能紡織研究獲國際認可。iActive™、Omni-Cool-Dry™ 系列的主要研發者是時裝及紡織學院副教授壽大華(Dahua Shou)——他同時是理大智能可穿戴系統研究院(RI-IWEAR)核心成員、未來時尚紡織研究中心骨幹。據理大時裝及紡織學院官網^※，壽大華 2023 年獲纖維學會(The Fiber Society)傑出成就獎(Distinguished Achievement Award)，表彰其在個人熱濕管理、智能可穿戴與軟體機器人方面的貢獻——印證理大在紡織科技領域的國際地位（呼應 01 學術 · 時裝及紡織學院的智能紡織研究方向）。

壽大華團隊的降温紡織並非一步登天。據理大 2021 年新聞稿^※，早在 2021 年，其團隊研發的「Sweatextile：一種仿生單向導水排汗紡織物」就已拿下TechConnect 2021 全球創新獎·先進紡織類別——原理是模仿皮膚排汗動作，把多餘汗水快速導向織物外側形成水珠排出，同時防禦外部液體侵入。同一屆 TechConnect 上，理大材料科學領域另一項成果——郝建華(Hao Jianhua)教授團隊研發的「無氫氟酸、快速合成 MXenes」方法——同獲材料與製造類別獎項，為能源存儲、制氫等應用提供更環保的合成路徑。這説明 iActive™/Omni-Cool-Dry™ 並非孤立發明，而是理大紡織團隊自 2021 年 Sweatextile 起持續迭代、逐步升級為 2024–2025 年更成熟商用面料與《Science》系統論文的一條清晰技術脈絡。

來源強度:iActive™/Omni-Cool-Dry™ 見 Media OutReach 報道；纖維學會獎見公開資料。

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# 三、智能降温紡織的科學突破：一篇《Science》論文與四項技術

全球極端高温正成為公共健康議題。據理大新聞稿(2025-09-15)^※引述的統計，全球約 36 億人暴露於極端高温風險中，2000–2019 年間與高温相關的死亡約每年 48 萬人。理大壽大華團隊正是在這一背景下，把 iActive™、Omni-Cool-Dry™ 等單項面料成果，整合成一套系統性的「個人降温」科學論述。

# 3.1 登上《Science》：一篇論文四項技術

據 理大時裝及紡織學院新聞^※，壽大華團隊 2025 年 8 月 28 日在頂級期刊《Science》發表題為《Sustainable personal cooling in a warming world》（《變暖世界中的可持續個人降温》）的綜述論文，系統梳理了理大團隊自身及全球同行在輻射、傳導、對流、蒸發四種降温機制上的技術佈局，並首次提出以 AI 驅動的閉環系統將感知、預測與執行環節聯通，讓衣物依據體温與環境實時自我調節。

理大在論文中呈現的自研技術組合如下：

# 3.2 從實驗室到日內瓦領獎台

iActive™、Omni-Cool-Dry™ 系列已多次在國際發明展獲獎：據公開報道，該系列先後拿下日內瓦國際發明展 2024 年金獎與2025 年評審團嘉許金獎，並獲TechConnect 全球創新獎。這與理大知識轉移體系慣常的「實驗室 → 發明展 → 產業授權」路徑一致（見 output-and-innovation.md 關於國際發明展收成的討論）。

來源強度:《Science》論文標題、發表日期、四項技術細節、全球高温統計見理大新聞稿與 SFT 官網新聞；日內瓦獎項與 TechConnect 獎據公開報道，具體年份屆數請回看原發布。

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# 四、近視防控光學：DIMS 鏡片的全球影響

理大眼科視光學院的近視防控研究是其健康科學領域最具全球影響力的成果之一。據多方來源，理大團隊研發的「離焦多區近視控制鏡片(Defocus Incorporated Multiple Segments, DIMS)」:

DIMS 的突破在於它通過鏡片光學區的多區設計，使兒童佩戴普通眼鏡的同時減緩眼軸增長，兼顧矯正視力與防控近視。據理大眼科視光學院官網，該系列成果已被全球眼視光學教科書收錄為近視控制循證依據——這也是理大「無醫學院卻深耕健康/生命科學」科研版圖的一個具體例證（見 achievements.md）。DIMS 之所以成為全球關注的科研成果，也與東亞近視問題的嚴重程度直接相關：據學術研究綜述，亞洲兒童青少年近視患病率已居全球最高，中國、日本、韓國等地區的患病率均顯著高於全球均值——這正是理大這項「香港原創、面向全球」光學技術的現實土壤。

DIMS 從實驗室走向「MiYOSMART」商業產品的路徑，也呼應了理大整體的知識轉移與技術授權模式（諮詢、合作研究、技術授權、衍生企業，詳見 output-and-innovation.md）——與豪雅的商業合作，正是「技術授權」這一知識轉移模式的具體案例。需注意的是，市面上不時有報道將 DIMS 商業化合作方誤記為「依視路(Essilor)」——據理大與豪雅官方資料，MiYOSMART 的獨家技術合作方為豪雅視光，本文據此更正。

# 4.1 十餘年合作與 2026 年新一代鏡片

理大眼科視光學院與豪雅的合作始於 2012 年，雙方基於「離焦理論(defocus theory)」共同開發 DIMS 技術。據理大 2023 年新聞稿^※，豪雅曾向理大眼科視光學院捐贈價值港幣 380 萬元的驗光設備與鏡片，支持一項涉及約 700 副鏡片、聚焦快速近視加深兒童的兩年期隨機對照試驗，由理大眼科視光學院主任祁彩姿(Chea-su Kee)教授領銜。

2026 年，雙方進一步推出新一代「三重強化設計(Triple Enhanced Design, DIMS TED)」鏡片，商業名為「MiYOSMART iQ」。據 公開報道^※，DIMS TED 把適用年齡下探到4 歲——為 DIMS 系列首次在如此低齡兒童中驗證近視控制效力。據 2026 年美國視覺與眼科學研究協會(ARVO)年會披露的臨牀數據，7–12 歲兒童佩戴新鏡片 12 個月後，等效球鏡度數(SER)與眼軸增長的平均控制率分別達約 100% 與 94%，即近視度數與眼軸長度平均「零加深」，為 DIMS 系列迄今報告的最高控制效力。

來源強度：臨牀試驗效果、期刊發表見《Ophthalmology》；商業化合作方（豪雅）、合作起始年份、380 萬元捐贈、700 副鏡片試驗規模見理大官方新聞稿；50+ 國家/400 萬兒童、2026 年 DIMS TED 臨牀數據據公開行業報道與 ARVO 年會披露，具體數字隨統計口徑與年份更新。

# 4.2 全球近視管理鏡片版圖：DIMS 不是唯一玩家

近視管理鏡片是一門增長迅猛的全球生意——據市場研究機構公開數據，全球近視控制鏡片市場規模 2024 年約 155.3 億美元，預計到 2031 年增長至約 414.8 億美元，2025–2031 年複合年增長率約 14.4%。理大 DIMS/豪雅這條線，與法國依視路(Essilor)等公司的競品同場競技：

坊間之所以常把 DIMS 的商業化合作方誤記為「依視路」，很可能正是因為依視路的 Stellest 是市場上與 MiYOSMART 競爭最直接的同類產品，兩者常被媒體並列報道而混淆——這也是本文在第四節開頭特別訂正這一誤記的原因。三者的共同點是都採用「周邊離焦」的光學原理：讓鏡片周邊區域的成像刻意落在視網膜前方，從而在生理層面減緩眼球向後拉長的信號——理大 DIMS 與豪雅的差異化優勢在於微透鏡數量更少、單顆透鏡面積相對更大，據理大方面早期論述，這一設計在保證控制效力的同時兼顧了視覺舒適度與外觀自然度（較不易被察覺鏡片上有特殊結構）。

來源強度：全球市場規模與增長率據公開行業市場研究報告，具體數字因統計口徑不同而有出入，僅作量級參考；競品技術細節(Stellest/MyoCare)據公開行業報道與廠商官網，非理大官方口徑，本站不代表對其效力背書。

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# 五、材料科學的學術脈絡：二維材料與柔性電子

理大的應用材料研究不止於「拿得出手的招牌成果」，在學術產出層面也有持續積累：

# 5.1 二維材料：「扭一扭」讓材料又強又韌

據EurekAlert 轉發理大成果^※，理大應用物理學系趙炯(Jiong Zhao)教授團隊 2025 年 7 月 18 日在頂級期刊《Nature Materials》發表研究，提出一種「扭轉工程(twisting engineering)」策略，解決了二維材料領域一個長期難題——強度與韌性通常不可兼得（越硬的材料越容易脆裂）。

具體機制上，團隊把兩層過渡金屬二硫化物(TMD)——如二硫化鉬(MoS₂)、二硫化鎢(WS₂)——以一定角度旋轉疊加，製造出上下兩層晶格取向的「錯位」。當裂紋在這種扭轉雙層結構中擴展時，因取向錯位形成互鎖的裂紋路徑；更關鍵的是，裂紋邊緣會通過層間自組裝、自發形成穩定的晶界結構，從而阻止應力集中與裂紋持續擴展——這一過程被形容為「裂紋自癒合」，比常規斷裂消耗更多能量，因而在不犧牲強度的前提下顯著提升韌性。團隊還發現，只需調整兩層材料間的扭轉角度，就能連續調控韌性增強的程度。這類高強高韌的二維材料，被認為對柔性電子、大功率器件、可穿戴設備、光電子器件與能量轉換/量子技術有直接應用潛力——與本文第三節的柔性可穿戴降温技術屬同一學科交叉帶。

除趙炯團隊外，理大應用物理學系在二維材料光電特性上亦有持續產出：曾遠宏(Yuen Hong Tsang)教授團隊研究石墨烯、WS₂、MoS₂等材料的非線性光學性質，應用於鎖模/調 Q 激光器、光電探測器等；楊明(Ming Yang)教授團隊則把機器學習方法引入二維材料的物性預測。這些團隊共同構成理大在納米材料/光電子交叉領域的學術基礎。

# 5.2 柔性/可拉伸電子材料

理大在柔性電子方向的成果與紡織/可穿戴研究高度交叉：可拉伸導電墨水用於印刷柔性電路；液態金屬（EGaIn 等）嵌入彈性體基底的超柔性導體。2025 年度教育部高校科研優秀成果獎二等獎項目之一正屬柔性電子技術前沿方向（據 EurekAlert 轉發理大稿；國家獎項系統梳理見 research-impact-and-international-network.md）。第二節提到的郝建華教授團隊 MXenes 合成方法，正是這一方向的材料基礎之一——MXenes 是一類導電性優良、易於加工成薄膜的二維材料，常被用作柔性電極與儲能器件的候選材料。這一方向與本文第三節的 SweatMD、軟體機器人服裝同屬「柔性+可穿戴」學科交叉帶，反映理大材料科學、紡織科學與電子工程三系的跨學院協作模式。

這條學術脈絡與鈣鈦礦太陽能、智能紡織、DIMS 鏡片共同説明：理大的材料科學不是單一「明星成果」的孤例，而有持續的學術產出基礎支撐。

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# 六、放進理大「應用科研」版圖

鈣鈦礦太陽能、功能紡織、降温科技與近視防控光學，與理大其他應用科研一道，勾勒出其「面向產業與可持續」的科研性格：

這些方向的共同點是：都有明確的產業或社會應用出口。理大的科研不以「純理論」見長，而以「把科學變成可用的技術、產品與方案」為特色——這與其從工業學校以來的應用基因一脈相承。也正因如此，理大這幾項材料突破普遍走「頂級期刊發表 + 產業授權/商業化」的雙軌路徑：鈣鈦礦太陽能對接隆基綠能等光伏企業、降温紡織對接運動服飾產業、DIMS 鏡片對接豪雅、二維材料的扭轉工程與 MXenes 合成則對接柔性電子與儲能產業——四條線均可在 output-and-innovation.md 的知識轉移框架下找到對應模式。值得一提的是，本文四條線的領銜學者（尹俊、壽大華、祁彩姿、趙炯、郝建華）分屬應用物理學系、時裝及紡織學院與眼科視光學院三個不同學院——這也説明理大的「應用材料」科研版圖並非某一學院獨力支撐，而是多學院並進、各自在細分賽道做出國際頂尖成果的格局。

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