【仪表网 研发快讯】7月4日，西安交通大学电信学部电子学院、国家医学攻关产教融合创新平台李飞教授团队受邀撰写的综述论文《面向下一代电机耦合技术的铁电材料》(Ferroelectric Materials toward Next-Generation Electromechanical Technologies)在《科学》(Science)期刊发表，这是该期刊发表的首篇关于压电材料与器件的综述论文。
文章系统阐述近年来，国内外相关研究机构在高性能压电材料与器件领域的研究进展，重点讨论了当前医疗超声、消费电子等产业对高性能压电材料的迫切需求，并尝试提出突破当前压电材料性能瓶颈的可行方案，为压电材料与器件的未来发展提供新思路。李飞教授为论文第一作者和通讯作者，合作者包括电信学部电子学院、国家医学攻关产教融合创新平台高翔宇副教授、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室王博研究员，IEEE Fellow、瑞士洛桑联邦理工学院 Dragan Damjanovic教授，美国工程院院士、美国宾夕法尼亚州立大学陈龙庆教授以及IEEE Fellow、澳大利亚伍伦贡大学张树君教授。论文得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研项目的支持。
图.基于铁电材料的压电器件及其所面临的挑战：(A) 多层压电驱动器工作原理，(B) 双晶片、柔性铰链与钹形结构的压电驱动器，(C) 微型压电马达与压电机械手臂示意图；(D) 医用超声成像原理，(E) 弛豫铁电单晶换能器相较于陶瓷换能器在成像上的高分辨率与宽带宽优势，(F) 可穿戴、透明及线性阵列超声换能器；(G) 医疗超声领域提升换能器成像深度与分辨率的技术难题；(H) 消费电子中压电风扇和压电马达实现低电压驱动的瓶颈(来源：原文图1)
近年来，李飞、徐卓教授团队研制出了多种新型高性能压电陶瓷与单晶材料，推动了医疗超声、消费电子等领域中压电器件的技术革新，研究成果得到国际同行和产业界的广泛关注和认可。例如与中国科学院深圳先进技术研究院合作研制的透明压电单晶已被用于新型光声成像探头，使得探头光声信号灵敏度提高4倍，成像信噪比提升10分贝，显著提升成像质量，为基于透明换能器的光声成像、声光多模态成像的生物医学应用铺平了道路；研制的稀土掺杂压电单晶与陶瓷已用于医疗超声成像和治疗换能器，相较传统压电陶瓷换能器，其工作带宽与输出声压提升1倍，同时插入损耗显著降低，提升了超声成像质量与治疗效果；关于晶粒人工取向压电陶瓷的研究成果有望提升集成电路散热用压电微泵性能，荣获华为公司“火花奖”；与消费电子领域行业龙头企业合作研制出兼具3纳米分辨率与高运动速度(32 毫米/秒)的微型压电马达(体积小于7立方毫米，约为一颗米粒体积的1/3)以及支持六自由度运动控制的对焦防抖一体化压电驱动器，为微型智能光学系统提供视场精密调控方案，推动压电技术在消费电子领域的集成应用。
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