甸江实验室首创主动工作模式，压电系数提升10至30倍
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2026年2月3日，缶江实验室任晓兵团队在压电材料研究领域取得了突破性进展。该团队创新性地提出并实践了“主动工作模式”，成功研制出一种新型高性能压电陶瓷，其压电系数d33达到惊人的6850皮库仑每牛顿，这一数值是目前市场主流商用压电陶瓷的10到30倍。这项成果标志着我国在新材料基础理论创新与工程化应用转化方面实现了系统性的重大跨越。
压电材料是实现机械能与电能高效转换的关键功能材料，被广泛应用于高精度传感、驱动与换能装置中。长期以来，压电系数作为衡量材料性能的核心指标，其提升空间一直受限，成为制约相关技术升级的关键瓶颈。
早在2009年，任晓兵就在国际权威物理学刊上发表研究成果，指出在特定压电材料相图中存在一个特殊的“三临界点”——一种热力学意义上的奇点。在此点附近，材料对外加电场或应力响应的理论值可趋于极大。然而，该奇点位置恰好处在材料的居里温度附近，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，这使得这一理论发现长期难以落地应用。
为了破解这一难题，研究团队另辟蹊径，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在三临界点附近；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，有效抑制了热致无序效应。基于这一机制开发的压电器件，在室温至350摄氏度的宽温范围内，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极端温度拓展的应用潜力。
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。
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