北京
来源：科技日报
记者1日从甬江实验室获悉，该实验室任晓兵团队通过首创“主动工作模式”，成功研制出超级压电陶瓷，其核心性能指标压电系数高达6850 pC/N，达到传统商用陶瓷的10—30倍，这标志着我国在该领域实现从理论引领到技术集成的跨越。相关成果1月29日在线发表于国际期刊《科学》。
压电材料是力电信号转换的核心载体，广泛应用于各类精密智能设备的底层架构。衡量压电材料“敏感”与“力量”的关键指标，称为压电系数（d33）。这一数值越高，材料的力电耦合转换性能越优异。过去70余年，这项指标的发展并未取得根本性突破，成为压电材料的性能瓶颈。
早在2009年，任晓兵在国际期刊《物理评论快报》刊文提出，在压电材料的相图多相交汇处，存在一个“三临界点”，即热力学奇点。此处各相间能量壁垒消失，材料对外场的响应理论上趋于无穷，堪称性能的“珠穆朗玛峰”。
然而，一个“悖论”让该理论长期停留在猜想阶段：传统压电材料须依赖强电场极化，使内部偶极子取向一致以产生宏观响应，但温度一旦逼近居里温度（Tc），热扰动会迅速打乱这种有序，压电性能完全丧失。而这座“性能珠峰”的坐标，偏偏落在Tc处——传统压电材料的“死亡温度”。
如何让材料能在传统的“死亡温度”下“维持生命”并高效工作？团队首创压电器件的“主动工作模式”。他们内置“智能温控”，通过集成微区热管理，将压电材料温度精确稳定在理论奇点上。同时，团队进行实时“压电生命维护”，施以一个微小的偏置电场，持续引导材料内部亿万电偶极子一致排列，抵消热扰动的破坏。
最终，基于该模式的主动压电器件在室温至350℃范围内保持d33>6000 pC/N的稳定输出，且该性能原则上可延伸至极低温或超高温。
据介绍，该研究有望为下一代微型机器人、细胞级超声成像与高保真触觉交互等方向提供关键材料支撑。
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