打破70年技术僵局！我国超级压电陶瓷研制取得突破

甬江实验室任晓兵团队近日在压电材料领域实现重大突破。

该团队通过原创的“主动工作模式”，成功研发出一种超级压电陶瓷，其核心性能指标——压电系数（d33）高达6850 pC/N，达到传统商用陶瓷的10至30倍。这标志着我国在压电材料领域实现了从理论引领到技术集成的跨越。

压电材料是实现力与电信号相互转换的核心功能材料，广泛应用于各类精密设备中。长期以来，压电系数这一关键指标的发展停滞不前，成为制约性能提升的主要瓶颈。

早在2009年，任晓兵在国际期刊《物理评论快报》上提出，在压电材料的相图多相交汇处存在一个“三临界点”（热力学奇点），此处材料对外场的响应理论上趋于无穷大。

然而，该奇点恰好位于材料的居里温度（Tc）附近，而Tc是传统压电材料因热扰动导致性能完全丧失的“死亡温度”，这使该理论长期面临实践悖论。

为攻克这一难题，团队创新性地提出了“主动工作模式”。他们通过在器件中集成微区热管理单元，将材料温度精确稳定在理论奇点附近；同时施加一个微小的偏置电场，持续引导材料内部电偶极子有序排列，从而抵消热扰动的影响。

基于此模式研制出的主动压电器件，在室温至350℃的宽温域内，压电系数稳定保持在6000 pC/N以上，且该机制原则上可延伸至更极端温度环境。

这项研究有望为下一代微型机器人、细胞级超声成像、高保真触觉交互等技术提供关键材料支撑，推动精密传感与驱动技术的发展。