寧波材料所應(yīng)邀在《科學(xué)》發(fā)表評述論文“A more biofriendly piezoelectric material”
作者：，日期：2024-03-29
壓電材料作為一類重要的功能材料，可以將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換，在生物力傳感、體內(nèi)設(shè)備自供電和藥物超聲傳遞等可植入生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。理想的可植入壓電材料需要具備生物友好、可生物降解和高壓電響應(yīng)等特點(diǎn)，然而目前的壓電材料難以兼具上述特點(diǎn)。
3月29日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀在《科學(xué)》（Science）期刊Perspective欄目發(fā)表了題為“A more biofriendly piezoelectric material（一種更加生物友好的壓電材料）”的評述論文。通過介紹東南大學(xué)張含悅副研究員、南京大學(xué)顧寧院士和南昌大學(xué)熊仁根院士合作發(fā)表的最新研究論文，剖析了一種具有高壓電響應(yīng)的可生物降解的分子鐵電體及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用，重點(diǎn)評述并展望了通過鐵電化學(xué)設(shè)計(jì)策略制備分子鐵電晶體的生物降解性、壓電性及其柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用。結(jié)合未來柔性電子器件的發(fā)展趨勢，展望了壓電材料的彈性化將為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供更多的新機(jī)遇。
體內(nèi)植入材料需要確保對生物體的兼容性和可降解性。因此，科學(xué)家們一直在尋找既能實(shí)現(xiàn)這些要求又具有高壓電響應(yīng)的壓電材料。傳統(tǒng)的壓電材料，比如鋯鈦酸鉛（PZT），雖然具有較大的壓電響應(yīng)，但是不可生物降解，無法滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需求。與此同時，一些可生物降解的壓電材料，如氨基酸、膠原蛋白和甲殼素等材料，具有較好的生物兼容性，但是壓電響應(yīng)較弱。在這種情況下，科學(xué)家們需要研發(fā)一種既具有生物友好性又具備良好壓電性能的可植入材料。
近日，張含悅等人在該領(lǐng)域取得了一項(xiàng)重大突破。他們通過引入鐵電化學(xué)設(shè)計(jì)策略，報(bào)道了一種無需極化處理就表現(xiàn)出較高壓電應(yīng)變系數(shù)d33（~138 pC/N）和壓電電壓系數(shù)g33（2450×10-3 Vm/N）的分子鐵電晶體HOCH2(CF2)3CH2OH [2,2,3,3,4,4-六氟戊烷-1,5-二醇]?（HFPD）。將該分子鐵電晶體與聚乙烯醇（PVA）復(fù)合，所制備的柔性薄膜不僅具有較佳的生物相容性和可生物降解性，而且表現(xiàn)出較高的壓電性（34.3 pC/N）。具有如此優(yōu)異特性的分子鐵電晶體是醫(yī)用植入壓電材料發(fā)展的一個重要里程碑，有望在藥物輸送、自供電能量收集和組織再生等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
作者簡介
文章第一作者是王林萍博士，2020年畢業(yè)于日本北海道大學(xué)后加入中國科學(xué)院寧波材料所，主要研究方向?yàn)閺椥噪姌O和彈性鐵電材料，目前在Science、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Mater. Chem. C等國際主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文10余篇。
通訊作者是李潤偉研究員，是國家杰出青年基金獲得者、浙江省特級專家、寧波市杰出人才，主要從事柔/彈性磁電材料與器件研究，包括柔性磁電功能材料制備與物性研究、柔性/彈性磁電敏感材料與傳感器、新型信息存儲材料與器件研究等，在Science、Sci. Robot.、NC、PNAS、AM、JACS等期刊發(fā)表論文300余篇，授權(quán)專利140余項(xiàng)，出版了《柔性電子材料與器件》和《Flexible and Stretchable Electronics》兩本專著。
（磁材實(shí)驗(yàn)室 王林萍）
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