2月3日消息，甬江實驗室任曉兵團(tuán)隊近日在壓電材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。

該團(tuán)隊通過原創(chuàng)的“主動工作模式”，成功研發(fā)出一種超級壓電陶瓷，其核心性能指標(biāo)——壓電系數(shù)（d33）高達(dá)6850 pC/N，達(dá)到傳統(tǒng)商用陶瓷的10至30倍。這標(biāo)志著我國在壓電材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從理論引領(lǐng)到技術(shù)集成的跨越。

壓電材料是實現(xiàn)力與電信號相互轉(zhuǎn)換的核心功能材料，廣泛應(yīng)用于各類精密設(shè)備中。長期以來，壓電系數(shù)這一關(guān)鍵指標(biāo)的發(fā)展停滯不前，成為制約性能提升的主要瓶頸。

早在2009年，任曉兵在國際期刊《物理評論快報》上提出，在壓電材料的相圖多相交匯處存在一個“三臨界點”（熱力學(xué)奇點），此處材料對外場的響應(yīng)理論上趨于無窮大。

然而，該奇點恰好位于材料的居里溫度（Tc）附近，而Tc是傳統(tǒng)壓電材料因熱擾動導(dǎo)致性能完全喪失的“死亡溫度”，這使該理論長期面臨實踐悖論。

為攻克這一難題，團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出了“主動工作模式”。他們通過在器件中集成微區(qū)熱管理單元，將材料溫度精確穩(wěn)定在理論奇點附近；同時施加一個微小的偏置電場，持續(xù)引導(dǎo)材料內(nèi)部電偶極子有序排列，從而抵消熱擾動的影響。

基于此模式研制出的主動壓電器件，在室溫至350℃的寬溫域內(nèi)，壓電系數(shù)穩(wěn)定保持在6000 pC/N以上，且該機(jī)制原則上可延伸至更極端溫度環(huán)境。

這項研究有望為下一代微型機(jī)器人、細(xì)胞級超聲成像、高保真觸覺交互等技術(shù)提供關(guān)鍵材料支撐，推動精密傳感與驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展。