【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】7月4日，西安交通大學電信學部電子學院、國家醫(yī)學攻關(guān)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺李飛教授團隊受邀撰寫的綜述論文《面向下一代電機耦合技術(shù)的鐵電材料》(Ferroelectric Materials toward Next-Generation Electromechanical Technologies)在《科學》(Science)期刊發(fā)表，這是該期刊發(fā)表的首篇關(guān)于壓電材料與器件的綜述論文。
文章系統(tǒng)闡述近年來，國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)在高性能壓電材料與器件領(lǐng)域的研究進展，重點討論了當前醫(yī)療超聲、消費電子等產(chǎn)業(yè)對高性能壓電材料的迫切需求，并嘗試提出突破當前壓電材料性能瓶頸的可行方案，為壓電材料與器件的未來發(fā)展提供新思路。李飛教授為論文第一作者和通訊作者，合作者包括電信學部電子學院、國家醫(yī)學攻關(guān)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺高翔宇副教授、美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室王博研究員，IEEE Fellow、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院 Dragan Damjanovic教授，美國工程院院士、美國賓夕法尼亞州立大學陳龍慶教授以及IEEE Fellow、澳大利亞伍倫貢大學張樹君教授。論文得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等科研項目的支持。
圖.基于鐵電材料的壓電器件及其所面臨的挑戰(zhàn)：(A) 多層壓電驅(qū)動器工作原理，(B) 雙晶片、柔性鉸鏈與鈸形結(jié)構(gòu)的壓電驅(qū)動器，(C) 微型壓電馬達與壓電機械手臂示意圖；(D) 醫(yī)用超聲成像原理，(E) 弛豫鐵電單晶換能器相較于陶瓷換能器在成像上的高分辨率與寬帶寬優(yōu)勢，(F) 可穿戴、透明及線性陣列超聲換能器；(G) 醫(yī)療超聲領(lǐng)域提升換能器成像深度與分辨率的技術(shù)難題；(H) 消費電子中壓電風扇和壓電馬達實現(xiàn)低電壓驅(qū)動的瓶頸(來源：原文圖1)
近年來，李飛、徐卓教授團隊研制出了多種新型高性能壓電陶瓷與單晶材料，推動了醫(yī)療超聲、消費電子等領(lǐng)域中壓電器件的技術(shù)革新，研究成果得到國際同行和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注和認可。例如與中國科學院深圳先進技術(shù)研究院合作研制的透明壓電單晶已被用于新型光聲成像探頭，使得探頭光聲信號靈敏度提高4倍，成像信噪比提升10分貝，顯著提升成像質(zhì)量，為基于透明換能器的光聲成像、聲光多模態(tài)成像的生物醫(yī)學應用鋪平了道路；研制的稀土摻雜壓電單晶與陶瓷已用于醫(yī)療超聲成像和治療換能器，相較傳統(tǒng)壓電陶瓷換能器，其工作帶寬與輸出聲壓提升1倍，同時插入損耗顯著降低，提升了超聲成像質(zhì)量與治療效果；關(guān)于晶粒人工取向壓電陶瓷的研究成果有望提升集成電路散熱用壓電微泵性能，榮獲華為公司“火花獎”；與消費電子領(lǐng)域行業(yè)龍頭企業(yè)合作研制出兼具3納米分辨率與高運動速度(32 毫米/秒)的微型壓電馬達(體積小于7立方毫米，約為一顆米粒體積的1/3)以及支持六自由度運動控制的對焦防抖一體化壓電驅(qū)動器，為微型智能光學系統(tǒng)提供視場精密調(diào)控方案，推動壓電技術(shù)在消費電子領(lǐng)域的集成應用。
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