编辑丨王多鱼

排版丨水成文

铁电材料因其出色的性能而广受认可，尤其是压电性，这种特性能够实现电能与机械能之间的高效转换。这种能力使铁电材料处于众多现代技术的前沿。在过去的 100 年里，人们开发出了种类繁多的具有出色压电性能的铁电材料，包括锆钛酸铅陶瓷、无铅陶瓷、掺钪氮化铝薄膜、基于聚偏二氟乙烯的铁电聚合物以及弛豫铁电晶体。

这些创新扩大了前沿铁电应用的范围，并为器件设计提供了更大的灵活性。它们还显著地使众多压电装置受益。例如，它们在手机中的功能众多，包括用于冷却集成电路芯片并保持设备性能的压电冷却风扇。超声换能器是另一个例子，它促进了诸如医学成像等关键领域的进步，在这些领域中，高分辨率的超声波至关重要。然而，对于性能更优的铁电材料仍存在迫切需求，以应对新兴技术带来的挑战。例如，为了便于压电风扇和压电电机的应用，需要具有更高压电系数的压电陶瓷来降低驱动电压和能耗。

2025 年 7 月 3 日，西安交通大学李飞教授作为第一作者兼通讯作者，在Science期刊发表了题为： Ferroelectric materials toward next-generation electromechanical technologies 的综述论文。

许多小型机电设备，比如手机中的扬声器、风扇和相机马达，以及诸如医疗超声成像仪等大型设备，都依赖于铁电材料，这种材料在施加电场时会发生形变（即所谓的压电性）。该综述回顾了这些材料的发展历程，探讨了改进的方向，并展望了铁电材料在下一代机电技术中的应用。

铁电材料已被广泛应用于各种机电设备中，从超声换能器和致动器到机械能收集器。这些设备的关键性能指标，例如超声换能器的灵敏度、效率和带宽，在很大程度上取决于铁电材料的压电特性。

这篇综述论文强调了近期在提升铁电材料压电性能方面的研究进展，并提出了进一步增强其压电性能的潜在策略，以满足对高性能压电器件和系统不断增长的需求。

该综述为铁电材料的未来发展提供了见解，以满足新兴应用不断增长的需求，包括光声成像以及集成电路驱动的电子设备中的压电风扇和电机。此外，该综述还强调需要考虑铁电材料在其整个生命周期中的环境影响，包括从原材料获取、制造到使用和处置的各个阶段。

目前在 3C（计算机、通信和消费电子产品）领域中使用的和新兴的压电装置。以智能手机为例，作为典型的消费电子产品，来说明压电应用的多样性。

论文链接：

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