納米材料與綠色混凝土研究先驅 劉錦茂教授膺選歐洲人文和自然科學院外籍院士

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香港城大建築學及土木工程學系講座教授劉錦茂教授。(圖片來源:香港城市大學)

 

傑出工程學家、香港城市大學(香港城大)建築學及土木工程學系講座教授劉錦茂教授,膺選歐洲人文和自然科學院外籍院士(Foreign Member of the Academia Europaea),以表彰他為工程學作出的重大貢獻。他對入選感到很榮幸,希望有更多機會與土木工程和更廣泛學科的學者交流與合作。

榮膺歐洲人文和自然科學院外籍院士的劉教授會致力推動跨學科合作。他說:「很榮幸入選歐洲人文和自然科學院院士,對未來的研究規劃而言,我希望有更多的機會與土木工程和更廣泛學科的研究者開展深入的交流與合作。」

 鑽研納米材料與綠色混凝土

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圖為重型結構實驗室內的部分設施。(圖片來源:香港城市大學)

 

劉教授於2005年加入香港城大,2011至2017年擔任建築學及土木工程學系系主任。他對校園內重型結構實驗室的研究設施讚賞有加,並說:「建造這個實驗室需時數年。如果沒有香港城大和郭位校長的支持,我的很多研究計劃都無法順利開展。」

劉教授的主要研究方向是納米複合材料的力學行為,已研究超過20年,其學術研究涵蓋了計算力學、多尺度建模、功能材料及结構、系統優化及消防科學等領域,均享譽國際。

他於消防科學的研究衍生出環保型阻燃劑的新設計,能有效提高工程材料的阻燃性能,並減少有害物質的釋放,影響遠超出土木工程領域,橫跨至化學工程等範疇。他於碳納米管(carbon nanotube)及其複合材料的相關研究,在工程材料領域亦取得了廣泛關注。他發表的研究論文,剖析了碳納米管的分散及增強作用如何影響水泥基複合材料的各種性能,為此類重要納米材料進一步在工業上的應用鋪路。

劉教授對納米材料的研究大多與綠色混凝土有關,可說是綠色混凝土與納米材料研究的先驅。綠色混凝土使用了納米材料,內含廢棄物料如廢舊骨料(waste aggregate,即混凝土及砂漿中起骨架和填充作用的粒狀材料)、廢舊纖維、粉煤灰和硅灰等,這些材料在生產加工過程不會破壞環境。

而綠色混凝土具有比傳統混凝土更高的強度和耐久性,可以實現非再生性資源的可循環使用,以及有害物質的最低排放,既能減少環境污染,又能與自然生態系統協調共生。在近期的一項研究中,劉教授及其研究團隊嘗試評估再生碳纖維對水泥基材料的增強效果,發現再生碳纖維不僅能夠有效地提高水泥基材料的力學性能,而且能夠明顯地減少對環境的污染。

多年來,劉教授對再生及綠色混凝土進行了廣泛研究,顯示綠色混凝土不但能促進運用廢棄物料及非常規替代材料,包括地質聚合物(geopolymer,一種新型的無機綠色建築材料,因具高力學性能,並有抗壓、抗酸、防火、耐高温、快速凝固等優異性能,可成為水泥的替代品)、塑料和橡膠等,而且以可持續及創新的方式製備混凝土,能夠帶來許多環境、技術及經濟效益,包括降低製造過程中的能源消耗和二氧化碳排放量、提高材料的強度和剛性、以及降低成本等。

多次獲選為高度被引用研究人员

劉教授在《皇家數學、物理及工程學學會學報》《應用力學與工程學的電腦方法》《固體力學與物理學期刊》等國際頂級期刊上發表了800多篇論文。他自2001年起獲美國科學資訊研究所(Institute for Scientific Information, ISI, 為科睿唯安 Web of Science的前身)等多家知名機構選為工程學高度被引用研究人員,同時獲科睿唯安選為2018年工程領域高度被引用研究人員,以及2019與2020年跨領域研究高度被引用研究人員。他發表的論文獲得專業人士引用逾4萬次,現時在「Google學術搜尋」的H指數為99。

劉教授同時是香港工程師學會、美國機械工程師學會、英國機械工程師學會、新加坡工程師學會會士,亦是英國工程委員會特許工程師,以及香港工程師學會註冊專業工程師。他亦是新加坡南洋理工大學終身教授、南洋超級計算與視覺化中心(Nanyang Center for Supercomputing and Visualization)的創始主任。

歐洲人文和自然科學院(Academia Europaea)成立於1988年,是一所歐洲學院式非政府組織,其成員均是致力促進學習、教育及研究的科學家與學者。這些學者來自物理科學、生物科學及醫學、數學、人文學科、社會及認知科學、經濟和法律等範疇。該院共有4,000多位成員,其中74位是諾貝爾獎得主,包括2020年物理學獎的得獎人Roger Penrose爵士Reinhard Genzel教授。而來自香港城大的成員還包括電機工程學系講座教授陳關榮教授和大學傑出教授(理學院)Philippe G. Ciarlet教授

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