專訪香港理工大學超精密加工技術國家重點實驗室主任張志輝：市場是檢驗産品影響力的“試金石”

“我們可以通過超精密加工改變一個物體的表面特性使其疏水，但是也可以稍加變化，使其可以親水，這有點像造物者的感覺。”香港理工大學超精密加工技術國家重點實驗室主任張志輝端詳着手中一塊加工到納米精度的鏡片說道。

實驗室加工鏡片所使用的儀器是天然單點鑽石車刀，可以将金屬材料打磨至納米級粗糙程度，進而改變其實體特性，實作新功能。一納米，是DNA雙螺旋結構直徑的一半。這個肉眼并不可見的計量機關，卻是這間實驗室的主角。

走進位于香港九龍尖沙咀核心區域的香港理工大學，穿過草坪廣場和标志性的紅磚建築，就來到了超精密加工技術國家重點實驗室。這間位于地下一層的實驗室并不起眼，走進來卻别有洞天，各類超精密加工儀器緊湊而有序地分别陳列在各個小房間。

在進入其中一間一萬級無塵超精密測量實驗室時，每個人都必須“全副武裝”，換上無塵服和鞋套并通過吹氣間，以防外界灰塵進入影響儀器精準度。

“即使是一點灰塵也有可能影響我們對加工産品的測量結果。”張志輝說。

作為一個多學科跨領域的系統工程和當今創新科技的重要支撐技術，超精密加工技術在光電子學和機電一體化、視光、光學、通訊、生物醫學工程等都有廣泛應用。

“在先進光學方面，我們利用這項技術加工鏡片，達到近視防控和裸眼3D的效果。生物醫療方面，可以通過這項技術加工手術刀和止血鉗，使手術過程中不會黏刀，切割的傷口會較平整，創傷較小。通過這項技術，也能延長人工關節的壽命。”張志輝向記者介紹。

自上世紀90年代以來，超精密加工技術曆經數十載的積澱與發展，目前全國各地很多地方超精密加工的研究“遍地開花”，建立了一系列超精密制造基地，積極尋求突破關鍵技術難題。在應用超精密技術及自主研發方面，大陸已取得了顯著的提升與進步。

1996年，超精密加工中心在香港理工大學成立。2003年,超精密加工中心發展為先進光學制造中心，緻力于研究超精密加工技術，主要用于加工自由曲面先進光學元件。2010年,中心獲國家科學技術部準許與天津大學及清華大學的精密測試技術及儀器國家重點實驗室建立超精密加工技術國家重點實驗室夥伴實驗室，圍繞超精密加工技術的前沿方向和國家需求開展相關的科研工作，以提升香港及内地先進光學和關鍵精密部件的設計、制造和測量能力。

張志輝。資料圖

細如發絲，精若毫厘

所謂超精密加工技術，是利用不同的超精密加工工藝，例如切削、抛光和磨削來改變物體的表面形狀，進而賦予物件一些新功能。

“我最初在半導體行業工作時，接觸的精度是微米級，就是頭發直徑1%粗細的公差。之後在碩士和博士階段，就開始接觸到超精密加工技術，我接觸到了一個新的、更高的精度，即納米精度，而納米精度就隻相當于一個DNA螺旋直徑的粗細。”張志輝介紹道。

“失之毫厘，謬以千裡”是形容超精密加工技術追求到納米精度的極緻性的最貼切表達。超精密加工技術正是世界各國先進裝備制造的關鍵性瓶頸技術，被譽為制造業“皇冠上的明珠”。

張志輝指出，過去産品設計往往局限于簡單的形态，複雜度較低，是以制造相對容易。然而，自1996年起，産品設計領域迎來了革命性的變革，即從球面到非球面的轉變。

“到了2000年，我們更是引入了自由曲面這一前沿技術。自由曲面技術允許我們運用多種複雜的表面形态，實作産品功能的多樣化。”張志輝對記者表示。

然而這也帶來了前所未有的挑戰：随着産品複雜度的提升，加工技術的要求也水漲船高，在研究方法和新工藝上也出現了諸多難題，需要不斷攻克技術難關，以滿足日益增長的制造需求。

為此，實驗室在香港科學園和深圳開設了分室。位于前者的實驗室主力自主研發超精密加工裝置、精密制造技術、先進光學和電子産品核心光學元件，負責推廣相關技術的産業應用。位于香港理工大學深圳産學研基地的實驗室主力承擔内地項目，比如國家自然科學基金和深圳市基礎研究項目，以加強與内地研究機構和企業的合作交流。

技術應用飛入尋常百姓家

張志輝出身基層家庭，是一位土生土長的香港科學家。他坦言，當時選擇科研這條路就是希望利用科技和知識創造财富，改變人生。他深谙技術轉化為社會價值的重要性，堅信将先進技術融入日常生活與社會實踐，可以賦予其極大的價值。

“對我們的日常生活來說，将這些技術帶到社會裡就很有價值，這就是為什麼我在這個領域一直堅持了二十多年。”張志輝如此向記者講述自己的科研初心。“在研究過程中我發現由此可以産生很多産品且能夠賦予這些産品很多新功能，比如自清洗，即材料表面不留水，以及制造納米精度的眼鏡，将納米環加入到眼鏡中可以達到近視防控的效果。”

“近視”是兒童最常見的疾病之一，尤其發育中的青少年，近視加深，即眼球過度拉長。眼球拉長屬無法逆轉，若情況惡化會增加日後患上黃斑病變、視網膜脫落等并發症風險。香港中文大學的一項研究發現，香港六歲兒童近視率高達11.4%，香港也是全球近視患病率最高的地區之一。

2023年，張志輝的研發團隊與一家香港本地的初創公司合作，将用于減緩兒童近視加深速度的“納米多環離焦”近視防控鏡片推向市場。該産品獲得2023年瑞士日内瓦國際發明展最高殊榮“特别大獎”。

超精密加工技術在普通近視鏡片中加入納米離焦環，可以觸發大腦發出信号，使眼球壁減少過度延伸，達到近視防控的效果。目前，該項技術應用已經約有2萬名近視兒童和青少年受惠。

一直以來，香港高校以其紮實的基礎科研成果著稱，但研究成果商業化成效卻不盡如人意。為了促進香港創科發展，香港特區政府推出多項措施促進産學研合作。2024至2025财政年度特區政府《财政預算案》更是提出了十大舉措和超百億港元支援香港科創發展。

張志輝指出，大學僅僅滿足于完成基礎研究是遠遠不夠的，更為關鍵的是積極尋求與産業的深度合作。将科研成果推向市場并非一蹴而就的過程，其産業化并非大學單方面所能達成，而是需要整個産業鍊持份者的協同努力。

“産業鍊各環節的合作至關重要。很多生物醫學項目，比如我們加工的人工關節，如果沒有将産業連接配接到醫院或者供應商，那麼即使産品本身性能優越，也無法投入市場。”張志輝說。

打造技術試産平台

想要将技術轉化為産品落地，與産業鍊的合作必不可少。

“香港很多投資者很想投資工業，但是工業和其他行業不同，在工業上一定要見到産品，确認确實可行，投資者才有可能投資。如果沒有辦法實作一條試産的生産線，那就很難吸引投資。”張志輝強調。

張志輝認為，在研究與大規模生産之間，存在一個至關重要的試生産階段。通過試生産過程中的深入研究，科研團隊和企業能夠及時發現并解決潛在問題，進而確定後續大規模投産的順利進行。而香港具備得天獨厚的條件，可在此率先開展過渡研究。一旦試産取得成功，這些技術便能迅速實作産業化，進而在内地實作更高效的大規模生産。

香港制造業有着悠久曆史，随着上世紀80年代制造業向内地轉移，制造業在香港經濟中的地位趨于下降。香港想要重振其制造業，推進新型工業化是必由之路。

早在2015年，香港特區政府就提出“再工業化”（也稱新型工業化）計劃。香港特區政府在2023年施政報告中提出，香港将成立“新型工業發展辦公室”，推進新型工業化、支援重點企業在港發展、協助制造業利用創科更新轉型、扶植初創企業。

張志輝認為，香港的再工業化程序并非簡單地回歸過去的人工生産模式，而是緻力于實作自動化、資訊化與智能化。在此過程中，香港憑借其獨特的優勢和地位，能夠發揮至關重要的作用。

“香港是一個好地方，我們可以在香港進行設計、研發以及與外界的合作。同時，香港也可以吸引很多國際人才和國際公司投入資金進行發展。”張志輝表示。

将技術帶入社會實作價值

《21世紀》：多年來，您一直從事工程領域及精密制造方面的研究。您從大學到博士都在香港理工大學就讀。請問是什麼驅使你這麼多年來一直堅持在這個領域裡深耕？

張志輝：我在大學階段就對工程、新産品設計以及新技術比較感興趣。在大學階段，我開始接觸高科技項目，例如利用計算機技術進行影像分析、機器設計等。我從中深受啟發，有了很多新想法。畢業後，我的第一份工作是在一家半導體制造裝置公司工作。在工作過程中，我發現，精密制造的裝置有助于生産如半導體或者精密儀器等特殊産品。這也啟發了我很多想法，思考将來如何在這個方面發展得更好。

我在半導體行業工作時，接觸的精度是微米級。微米級是什麼概念呢？就是頭發直徑1%粗細的公差。那時覺得已經很不錯了。之後在碩士和博士階段，就開始接觸到超精密加工技術。那時，全香港隻有香港理工大學有這樣的裝置和測量儀器。在那裡，我接觸到了一個新的、更高的精度，即納米精度，而納米精度就隻相當于一個DNA螺旋直徑的粗細。

在研究過程中我發現由此可以産生很多産品，且能夠賦予這些産品很多新功能，比如自清洗，即材料表面不留水，以及制造納米精度的眼鏡，将納米離焦環加入到眼鏡中可以達到近視防控的效果。在這個研究過程中我發現很多賦予了新功能的産品能夠得以開發。

對我們的日常生活來說，将這些技術帶到社會裡就很有價值。我也在這個過程中研究了很多制造裝置，因為制造技術的提升可以生産出一些以前無法生産的産品。這就是為什麼我在這個領域一直堅持了二十多年。

跨學科合作解決研究難題

《21世紀》：您認為超精密加工技術研究中，最具有挑戰性的部分是什麼？

張志輝：其中最難的部分在于，以前的産品設計相對簡單，形狀比較簡單且複雜程度較低。從1996年開始，從球面發展到非球面，用這些簡單的曲面提升産品性能，已經可以将影像的變形降到相當低的程度。到了2000年，我們引入了一項新技術——超精密自由曲面加工。自由曲面會使用很多不同的複雜表面，實作很多功能。如此一來，複雜程度變高了，加工技術要求也就更高了。我們在研究方法和新工藝上遇到了很多需要解決的難題。

另外一個難題也是目前全世界正在面臨的，即測量問題。一般來說，我們的産品不僅要能生産出來，還應該能被精确測量。如果無法測量，就不知道生産的産品是否令人滿意。是以，在這個過程中，我們一直在追求更高的技術，這推動了很多研究課題的産生。

近年來，我們還引入了工業4.0中的智能制造。智能制造的概念是非常好的，它實作了自動化生産，提高了競争力。

考慮到人工智能的結合，生産線上資料的收集分析以及工藝優化，有很多研究難題擺在我們面前。特别是在我們這個行業，精度要求比一般行業高。是以，在研究内容中，我們經常需要引入新概念與跨學科合作。比如在人工智能和智能制造上，我們需要與計算機科學領域的專家或者人工智能領域的專家合作。這種跨學科合作可以激發出很多新想法。以前的研究者主要關注單一領域的應用，現在則越來越追求跨學科合作。比如，最初，我們擁有制造方面的知識，但也需要與視光學領域的權威專家合作，因為他們知曉原理，這樣的合作就可以實作跨學科的應用，使産品更貼近需求，也可以激發一些新的概念。

市場是檢驗産品影響力的“試金石”

《21世紀》：您提到過，要通過産業化，即行業内的應用，才能看到一項技術真正的影響力。香港如何将這些科研成果不僅停留在理念上，真正實作産業化和商業化的轉化呢？

張志輝：多年來，我們進行了很多的研究項目，這些項目有的成功，有的在某種程度上成功，有的則成功地進入了市場。

我的體會是，我們做了很多科學研究，在大學裡将基礎研究做得很好。但做完基礎研究，把理論和知識都準備好之後，下一步最重要的是尋求産業合作。

因為進入市場終究是一個過程，産業化不是大學單方面就能做到的，還需要産業鍊的建設。産業鍊建設中大學是前端，即上遊的基礎研究，而在轉化過程中，要通過專利等商業模式，或者将技術轉化為商業模式。這需要和行業内的企業合作推廣，将科研成果帶入市場。

這個過程也涉及很多領域的人員，除了科研人員之外，還有技術發展專家以及商界的精英，還需要找到有商業需求和了解市場的人。以我們的近視防控眼鏡産品為例，我們成功研發了這個産品及生産技術，但眼鏡不是可以直接購買的産品，它需要專業視光師驗配，如果沒有驗配中心或醫院幫助将産品應用到客戶身上，産品就無法進入市場。正如很多生物醫學項目，最終要應用到人體上，比如人工關節，需要醫生最終植入病人體内。如果沒有将産業連接配接到醫院或者供應商，那麼産品本身可能很好，但産品生産後無法投入市場。

政府現在推進科技産業鍊發展，我是非常贊成的。生産出一個科技産品後，你會希望它有影響力，能夠影響到客戶。因為最終不是由我們自己評估産品的影響力，而是市場進行評價，即多少客戶能夠受益。市場會評價産品，而不是靠我們自己聲稱成果斐然。

産品經理可助打通“産學研”

《21世紀》：您認為香港目前在這方面還有哪些痛點？如何才能更好地打通整體流程？

張志輝：目前政府已經有了很多好政策，比如最近有很多新計劃鼓勵“産學研”和商界合作發展技術。這是非常好的一步。下一步最重要的是，如何讓更多這方面的人才可以對接到産業鍊。

其中，最困難的是找不到合适的合作夥伴。如果找到了合适的合作夥伴，産品就很容易得到轉化。此外，困難還在供應鍊上，因為很多關鍵零部件可能需要很多其他供應商配合，才能轉化為重要生産元素。這時候就需要産品經理，在“産學研”上進行貫通。一般來說，教授可能隻聚焦研發，但研發之後要對接産業鍊、供應鍊及市場，很多時候就可能需要産品經理幫助推動。現在在這個行業裡，最重要的就是要培養大量的這樣的産品經理，讓他們有這方面的知識，配合大學、市場和供應鍊，還要對管理和商業模式非常清楚。但這不是一朝一夕能達到的，需要他們有足夠的經驗，對接過很多産品，在轉化過程中積累經驗，這樣才更可能成功。

中國超精密加工技術取得長足進步

《21世紀》：目前，與世界上的傳統工業國家相比，您認為中國在超精密加工技術的研究及應用方面，在世界上處于什麼位置？

張志輝：我們的超精密加工技術，從上世紀90年代開始發展到現在，已經是遍地開花。全國各地很多地方都在進行超精密加工的研究，有超精密制造的基地，大家都在積極研究重要技術。

與歐美和日本相比，我們在應用超精密技術和自主研發方面已經提升了很多。目前最重要的就是在關鍵技術及其整合成産業鍊方面還有一定的提升空間。

我們不僅要關注技術，還要考慮其應用。在不同的應用領域，應用的水準也不盡相同。很多技術在特定領域發展的速度不一樣，比如（同一項技術）在半導體和光學上就不一樣，不能一概而論。技術應用在不同發展方向上，就可能有不同的先進性。

香港應和廣東建立聯合科研基地

《21世紀》：香港特區政府提出要推進新型工業化和工業4.0。同時，廣東省一直以來都強調突出“制造業當家”，廣東的制造業相當強大。您認為香港和廣東省之間有哪些方面可以優勢互補，協同推進新型工業化？

張志輝：廣東和香港的合作已經有很長時間了。廣東省的資源非常豐富，産業鍊也很豐富。香港的優勢在于聯通國際的能力較強，同時接觸到高科技的機會也更多。通過粵港澳大灣區，區域性合作可以促進人才交流、資金交流以及市場和産業鍊的建立。這是一個非常好的平台。廣東省地大物博，香港則可能受制于區域及土地不足的限制。這樣的合作會有很廣闊的發展空間。

将來可以再加強的方面在于，建立一些聯合科研基地，将人才集中在一起，在同一個地方進行合作，可以在未來通過河套深港科技創新合作區等合作項目實作。我們希望可以和廣東省在同一空間交流，以前可能大家在香港和内地分開做研究，大家各自完成任務。但如果有一個共同的平台，發展技術的速度可能會得到進一步提升。

香港可成大灣區科研試産平台

《21世紀》：您對香港推進新型工業化有什麼建議？

張志輝：香港是一個好地方，我們可以在香港進行設計、研發以及與外界的合作。至于再工業化，我們現在針對的不是生産普通産品，而是可能會生産高附加值的産品或者瞄準有較高需求的行業，比如半導體、微電子以及生物醫學等，這需要很多人才的配合，香港也可以吸引很多國際人才和國際公司投入資金進行發展。

我們的再工業化，不是回到以前那樣靠人工進行，而是自動化，用資訊技術配合生産、智能制造和先進制造技術等。在這些方面，香港可以發揮重要作用，将這些技術帶入大灣區（内地）以及全國其他地方。同時，也可以幫助一些外國公司了解在香港試生産研究的情況。

做研究和大量生産之間有一個過渡模式，需要進行試生産。在試生産上進行研究，将可能的問題解決後，在大量投産時，就會順利很多。我認為可以在香港先進行試産研究，試産成功後，就可以迅速地将這些技術産業化，在内地的大規模生産就會更有效，香港其實很适合作為這個角色。目前政府建立了很多創科平台，如科學園。在将軍澳就建立了先進制造業中心，這對再工業化一定有很大幫助。

香港很多投資者想投資高科技産業，但是工業和其他行業不同，在工業上一定要見到産品，确認可行性，投資者才有可能投資。如果沒有辦法實作試産調研，那就很難吸引投資。我們實驗室自己也有産品研究，在科學園完成試産後，看到确實能生産出來，他們就有興趣投資發展該項技術。如果無法生産，僅停留在概念上，就很難有投資者投入資金發展。

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