編輯丨王多魚

排版丨水成文

鐵電材料因其出色的性能而廣受認可，尤其是壓電性，這種特性能夠實現電能與機械能之間的高效轉換。這種能力使鐵電材料處于眾多現代技術的前沿。在過去的 100 年里，人們開發出了種類繁多的具有出色壓電性能的鐵電材料，包括鋯鈦酸鉛陶瓷、無鉛陶瓷、摻鈧氮化鋁薄膜、基于聚偏二氟乙烯的鐵電聚合物以及弛豫鐵電晶體。

這些創新擴大了前沿鐵電應用的范圍，并為器件設計提供了更大的靈活性。它們還顯著地使眾多壓電裝置受益。例如，它們在手機中的功能眾多，包括用于冷卻集成電路芯片并保持設備性能的壓電冷卻風扇。超聲換能器是另一個例子，它促進了諸如醫學成像等關鍵領域的進步，在這些領域中，高分辨率的超聲波至關重要。然而，對于性能更優的鐵電材料仍存在迫切需求，以應對新興技術帶來的挑戰。例如，為了便于壓電風扇和壓電電機的應用，需要具有更高壓電系數的壓電陶瓷來降低驅動電壓和能耗。

2025 年 7 月 3 日，西安交通大學李飛教授作為第一作者兼通訊作者，在Science期刊發表了題為： Ferroelectric materials toward next-generation electromechanical technologies 的綜述論文。

許多小型機電設備，比如手機中的揚聲器、風扇和相機馬達，以及諸如醫療超聲成像儀等大型設備，都依賴于鐵電材料，這種材料在施加電場時會發生形變（即所謂的壓電性）。該綜述回顧了這些材料的發展歷程，探討了改進的方向，并展望了鐵電材料在下一代機電技術中的應用。

鐵電材料已被廣泛應用于各種機電設備中，從超聲換能器和致動器到機械能收集器。這些設備的關鍵性能指標，例如超聲換能器的靈敏度、效率和帶寬，在很大程度上取決于鐵電材料的壓電特性。

這篇綜述論文強調了近期在提升鐵電材料壓電性能方面的研究進展，并提出了進一步增強其壓電性能的潛在策略，以滿足對高性能壓電器件和系統不斷增長的需求。

該綜述為鐵電材料的未來發展提供了見解，以滿足新興應用不斷增長的需求，包括光聲成像以及集成電路驅動的電子設備中的壓電風扇和電機。此外，該綜述還強調需要考慮鐵電材料在其整個生命周期中的環境影響，包括從原材料獲取、制造到使用和處置的各個階段。

目前在 3C（計算機、通信和消費電子產品）領域中使用的和新興的壓電裝置。以智能手機為例，作為典型的消費電子產品，來說明壓電應用的多樣性。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn4926