压电效应是指一类具有非中心对称点群的压电材料，在受到机械应力时会产生电荷的局面。压电材料因其专有的力-电耦合性格，梗概达成机械能和电能的双向调理（正压电和逆压电效应），在履行器、传感器、换能器等领域推崇着不行或缺的作用。自上个世纪40年代和50年代先后发现钛酸钡（BaTiO3）和锆钛酸铅（PZT）压电材料以来，列国科学家们一直尝试寻找性能更优异的压电材料，以及通过组分调控（如准同型相界MPB）、离子掺杂、残障引入、畴工程、晶粒织构等圭表，来增强材料的本征压电性能。现在通过上述调控本事和路线进一步晋升材料的压电性能也曾遭遇了瓶颈，难以在压电材料性能晋升方面取得要紧龙套，并产生了诸多问题。一方面，跟着材料压电性能的握续提高，一些不显然的反作用慢慢变得愈加隆起，举例通过调理组分使压电性能大幅度增多的同期，连接会伴跟着介电损耗增多和温度踏实性恶化。另一方面，由于压电陶瓷材料只存在五个非零压电总共，压电陶瓷的有限振动模态以及某些振动模态的缺失，使压电器件的瞎想遭遇了窘境，勤奋了压电器件的握续发展。
受到力学超构材料的启发，通过东谈主工瞎想材料结构而不蜕变材料本人的化学因素取得超常的物理和机械性能，北京大学董蜀湘考验团队很是合营者，在多年压电材料与器件的磋商基础上，建议了压电超构材料的看法和瞎想新策略，为压电材料的握续发展提供了新的路线。压电超构材料是一类具有超惯例压电性能的功能材料，其中枢念念想是哄骗压电母体材料构建具有特定极化标的的压电基本单位，并将压电单位按照东谈主工拓扑结构设战略略在3D空间有序摆设；在可程控电场运行下，通过压电单位的应变协同与耦合效应，CYL588.VIP取得超出当然压电陶瓷的更优异压电性能、产生当然压电陶瓷不存在的压电总共和东谈主工模态。因此，通过压电超构材料瞎想，不仅可保握母体压电材料的低介电损耗、高居里温度和宽温度踏实性等优点，况兼通过结构拓扑瞎想达成超常的压电性能、全非零压电总共，以及达成各向异性反映和丰富的振动模态，为压电材料和器件发展中濒临的挑战提供新的料理有议论。
据麦姆斯接头报谈，近日，董蜀湘考验团队很是合营者，针对压电超构材料的最新磋商进展，进行了全面系统的总结和驳斥。与波及弹性波、声学透镜和声子晶体等传统压电超构材料不同，本综述聚焦于晋升压电材料自身压电性能的结构设战略略，举例东谈主工压电总共的构建、压电总共的强化，以及东谈主工振动模态的达成，以及面向发展多功能集成和多物理场耦合的智能压电超构材料与器件的圭表。本综述领先简要追忆了典型母体压电材料（包括铅基、无铅和有机压电材料）的本征压电性格很是磋商进展，为引入压电超构材料奠定基础。其次，先容了压电超构材料的性格，包括瞎想旨趣的叙述、东谈主工压电总共的构建和振动模态的达成。之后，总结了压电超构材料的东谈主工结构瞎想种类和圭表。随后，先容了各式压电超构材料的制造本事和议论了压电超构材料在履行器、俘能器、传感器、换能器和智能器件中的先进应用。现在压电超构材料正处于蕃昌发展阶段。本文在全面总结压电超构材料最新进展的基础上，预计了翌日的磋商发展长进，为压电超构材料为基础的相关磋商、压电材料与器件的翌日发展提供了前瞻性换取。本综述还详备议论了“材料-结构-功能”一体化集成的压电超构材料以及它们的弘大发展后劲。肯定在可意象的翌日，将看到以压电超构材料为基础、具备颠覆性翻新功能的自符合智能器件与装配将成为本质。
线路图：压电超构材料的特质、东谈主工结构、制造本事和先进应用详细
该效用以“Artificial Piezoelectric Metamaterials”为题彩娱乐邀请码，发表在材料领域外洋顶级综述期刊Progress in Materials and Science。北京大学博士后高子岩为论文第一作家，北京大学董蜀湘考验、北京科技大学杨继昆副考验、北京截至工程磋商所李占淼博士为共同通信作家。本责任的合营者还包括北京理工大学洪家旺考验和侯泽伟副考验团队。本论文得到国度重心研发盘算推算、国度资助博士后磋商东谈主员盘算推算、国度当然科学基金、中国博士后翻新东谈主才扶助盘算推算的扶助。
