甬江实验室首创主动工作模式，实现压电系数跃升10–30倍

2026年2月3日，甬江实验室任晓兵团队在压电材料研究方面取得重要进展。团队提出并实现了“主动工作模式”，成功研制出新型高性能压电陶瓷，其压电系数d33达到6850皮库仑每牛顿，约为当前主流商用压电陶瓷的10至30倍。这一成果标志着我国在该领域已实现从基础理论创新到工程化应用的系统性突破。

压电材料是实现机械能与电能高效互换的关键功能材料，广泛服务于高精度传感、驱动及换能装置。长期以来，压电系数作为衡量材料性能的核心参数，提升空间极为有限，成为制约技术升级的关键障碍。

早在2009年，任晓兵曾在国际权威物理期刊发表研究成果，指出在特定压电材料相图中存在一个“三临界点”——一种热力学奇点。在此点附近，材料对外加电场或应力的响应理论上可趋于极大值。但该奇点位置恰好邻近材料的居里温度，而居里温度正是传统压电材料因热扰动加剧、铁电序崩塌而导致功能完全失效的临界温度，因而这一理论长期难以落地。

为破解该矛盾，研究团队另辟路径，构建了“主动工作模式”。该模式通过在器件内部集成微型热调控单元，将材料工作温度精准锁定于三临界点附近；同时引入微幅偏置电场，持续维持材料内部电偶极子的有序取向，有效抑制热致无序效应。依托该机制开发的压电器件，在室温至350摄氏度的宽温度范围内，压电系数始终稳定维持在6000皮库仑每牛顿以上，且该原理具备向更高或更低极端温度拓展的潜力。

此项成果有望为微型机器人执行机构、亚细胞尺度超声成像、高分辨率触觉反馈等前沿方向提供核心材料支撑，加速精密传感与智能驱动技术的迭代升级。