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2026-03-12 國立高雄大學化學工程及材料工程學系（化材系）特聘教授兼仿生研究中心主任鍾宜璋，日前接受國立教育廣播電臺高雄分臺《簾簷跤》節目主持人董立（董娘）專訪，從仿生概念談到壁虎奈米結構與蛋殼光觸媒研究，分享其長年投入自然啟發材料科學的思考歷程。


仿生：向存在38億年的自然學習

談及「仿生」的定義，鍾宜璋表示，仿生就是模仿大自然的生物。大自然已存在約38億年，相較之下，人類有文字記載的歷史僅一萬多年。生物經過漫長時間演化，逐步適應環境；但人類在短時間內大量消費資源，往往追求快速與便利。 他指出，如果科技發展僅建立在「方便」之上，可能加速資源消耗與環境負擔。仿生的核心，在於觀察自然如何與環境相處，思考是否能發展出更親和、更友善的技術，而非一味擷取資源。走入仿生世界，也會讓人更加謙虛，因為萬事萬物皆可為師。

鍾宜璋回憶，自己第一次接觸「仿生」是在國中二年級。當時代課老師在黑板寫下「仿生」兩字，介紹水黽能浮在水面、螳螂前肢結構等例子。短短兩堂課，卻像啟動心中的開關。此後從研究所到任教，他始終在「模仿」中學習理解生物如何面對環境，並將其轉化為工程思維。


從熱力學思維到壁虎奈米結構

在工程訓練中，鍾宜璋接觸熱力學理論。他指出，若要與自然和平相處，應追求「可逆的過程（reversible process）」——緩慢、循環、可回復，而非一次性消耗。這樣的思維，也影響他選擇仿生研究方向。

他以壁虎為例說明。壁虎能長時間固定於牆面，又能迅速移動，並非改變環境，而是依靠腳掌上奈米級微細結構達到黏附與快速脫離效果。這種可重複黏貼、低能耗機制，本身即是一種節能模式。

研究團隊曾透過翻印壁虎腳趾並以電子顯微鏡觀察，發現真正發揮作用的是極微小的奈米結構。仿生研究可從宏觀現象一路細化至奈米尺度，進而思考是否能開發出「想黏就黏、想脫就脫」且可重複使用的材料。市面上部分可重複黏貼產品，即與此概念相近。


蛋殼與牡蠣殼：結構差異帶來啟發

節目中，鍾宜璋也分享蛋殼研究成果。他指出，蛋殼與牡蠣殼等海洋生物殼體主要成分皆為碳酸鈣，但結構差異顯著。

蛋殼需讓小雞破殼而出，殼體較薄，且表面具有上萬個氣孔，利於氣體交換；牡蠣與藤壺則生活在海浪拍打環境中，為避免被沖離，殼體必須厚實堅固。研究團隊發現，這些海洋生物殼體鋅含量較高，推測鋅在形成過程中扮演配位與離子交換角色，使殼體牢固鑲嵌於岩石。

這些差異，讓團隊進一步思考材料轉化可能性。


廢棄蛋殼轉化為光觸媒

鍾宜璋表示，經加熱處理後，蛋殼中的碳酸鈣會釋放二氧化碳，轉變為氧化鈣。團隊發現，氧化鈣竟具有光觸媒效果。

所謂光觸媒，是在光照下可加速化學反應的催化材料，可應用於分解細菌與污染物，甚至分解水產生氫氣與氧氣。目前常見光觸媒為二氧化鈦，但原料需礦物開採與高耗能製程。相較之下，蛋殼作為廢棄物來源，轉化後具有應用潛力，也展現不同材料思考方向。

他進一步以「從搖籃到墳墓」與「從搖籃到搖籃」對比說明。傳統材料多為線性消耗模式，而自然界則呈現循環特性。蛋殼轉化為氧化鈣後參與反應，理論上仍可回到碳酸鈣狀態，形成循環概念。


仿生也是一種學習態度

在訪談尾聲，鍾宜璋強調，仿生研究過程一定會犯錯。不犯錯，就不知道哪裡需要修正；有時甚至不知道自己錯在哪裡。觀察、修正、再嘗試，是學習的一部分。

從國中課堂啟發，到壁虎奈米結構觀察，再到蛋殼光觸媒應用，鍾宜璋以自然為師，持續在材料科學領域探索不同可能。對他而言，仿生不只是技術，更是一種理解自然、與自然共處的思考方式。

本集完整內容於 3月12日播出：https://pse.is/8tk2mh ，節目上架後於電台官網保留收聽 60 日。

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