当地时间2026年1月29日，《科学》（Science）在线发表了宁波市智能制造联盟（协会）理事单位甬江实验室上席研究员任晓兵领衔的联合团队的突破性成果：他们将一类经典且价格低廉的多晶压电陶瓷核心性能指标——压电系数（d₃₃）大幅提升超10倍，创制出“超级压电陶瓷”；并开创了主动压电器件新范式，让材料稳定工作在“性能珠峰”。
该项研究被审稿人誉为“革命性发现”，有望重塑高端传感、精密驱动与智能交互等方向的技术格局。
作为一种特殊的功能材料，压电材料已深入日常生活与高科技领域。手机指纹识别、汽车倒车雷达与泊车辅助系统中的距离传感、乃至光刻机中纳米级精度的位移控制，都依赖于压电材料。
这种材料有种神奇特性：它既能作为传感器将力学信号转换为电信号，也能作为驱动器将电能转化为精准的机械运动。
衡量压电材料的一个关键指标，称为压电系数。这一数值越高，材料的力电耦合转换性能就越优异。然而，过去70余年，这项指标的发展几乎陷入停滞。
“主流的锆钛酸铅（PZT）多晶陶瓷性能定格在200–600 pC/N（施加一牛的力，在压电材料表面产生的电荷量）区间，数十年未有突破。20世纪80年代出现了一种弛豫压电单晶，性能可达2000 pC/N量级，但造价堪比黄金，且稳定性差并极其脆弱，难以大规模应用。”团队成员、文章一作郝彦双介绍。
2009年，任晓兵在国际物理顶级期刊 Physical Review Letters 上提出一个前瞻理论：在压电材料的相图多相交汇处，存在一个 “三临界点”（tricritical point），即热力学奇点。在这个“奇点”上，材料对外场的响应理论上趋于无穷，堪称性能的 “珠穆朗玛峰”。
然而，一个“悖论”让该理论长期停留在猜想阶段：传统压电材料须依赖强电场极化，使内部偶极子取向一致以产生宏观响应；但温度一旦逼近居里温度（Tc），热扰动会迅速打乱这种有序，压电性能完全丧失。而这座“性能珠峰”的坐标，偏偏落在Tc 处——传统压电材料的“死亡温度”。
面对“一近巅峰就失效”的难题，任晓兵团队做出了大胆的逆向思考：能否设计一种方法，让材料能在传统的“死亡温度”下“维持生命”并高效工作？
为此，2023年团队首创了压电器件的“主动工作模式”——
内置“智能温控”：通过集成微区热管理，将压电材料温度精确稳定在理论奇点上。同时实时“压电生命维护”：施加一个微小的偏置电场（约20 V/mm），持续引导材料内部亿万电偶极子一致排列，抵消热扰动的破坏。
这就跳出了“优化材料本身”的传统研发思维。就像在珠穆朗玛峰建立营地——通过构建强大的保温与供氧系统，使队员始终处于最佳工作状态。
“有了宇航服和空间站，即使在太空这样的极端工况中，人类也能执行各项任务。三临界主动压电器件也是如此——相当于给材料穿上了‘宇航服’，让它稳定发挥性能。”
在任晓兵研究员看来，这一发现不但突破了细分领域的技术瓶颈，更实现了从优化材料到创造最佳工作环境的研发范式创新，其影响力有望辐射至众多功能材料与器件领域。
十多年来，任帅、郝彦双等团队成员持续推进验证，从成分调控到工艺优化，每一次失败都在缩小“禁区”范围。2025年，团队加盟甬江实验室后，又得到后者在资金、场地和实验平台等方面的全方位支持，加速了“超级压电陶瓷”研究的落地。
从“跟随者”走向“引领者”，这项历时15年的工作，成功完成从理论预言、材料创制到器件创新的全链条闭环。
记者了解到，目前，任晓兵团队已在实验室里成功研发出超级压电陶瓷样品并完成“主动工作模式”器件的原理验证，下一步将基于这种超级压电陶瓷和“主动工作模式”，设计开发新的器件。
“深度绑定产业需求，加速创新成果的产业化落地，这是我们下一阶段研究的核心目标。”任晓兵表示。
