2月3日消息，甬江實驗室任曉兵團隊近日在壓電材料領域實現重大突破。

該團隊通過原創的“主動工作模式”，成功研發出一種超級壓電陶瓷，其核心性能指標——壓電系數（d33）高達6850 pC/N，達到傳統商用陶瓷的10至30倍。這標志著我國在壓電材料領域實現了從理論引領到技術集成的跨越。

壓電材料是實現力與電信號相互轉換的核心功能材料，廣泛應用于各類精密設備中。長期以來，壓電系數這一關鍵指標的發展停滯不前，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”（熱力學奇點），此處材料對外場的響應理論上趨于無窮大。

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

為攻克這一難題，團隊創新性地提出了“主動工作模式”。他們通過在器件中集成微區熱管理單元，將材料溫度精確穩定在理論奇點附近；同時施加一個微小的偏置電場，持續引導材料內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，壓電系數穩定保持在6000 pC/N以上，且該機制原則上可延伸至更極端溫度環境。

這項研究有望為下一代微型機器人、細胞級超聲成像、高保真觸覺交互等技術提供關鍵材料支撐，推動精密傳感與驅動技術的發展。