磁电子材料与器件研究组

压电材料作为一类重要的功能材料，可以将机械能和电能相互转换，在生物力传感、体内设备自供电和药物超声传递等可植入生物医学领域应用广泛。理想的可植入压电材料需要具备生物友好、可生物降解和高压电响应等特点，然而目前的压电材料难以兼具上述特点。

3月29日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队应邀在《科学》（Science）期刊Perspective栏目发表了题为“A more biofriendly piezoelectric material（一种更加生物友好的压电材料）”的评述论文。通过介绍东南大学张含悦副研究员、南京大学顾宁院士和南昌大学熊仁根院士合作发表的最新研究论文，剖析了一种具有高压电响应的可生物降解的分子铁电体及其在生物医学领域中的潜在应用，重点评述并展望了通过铁电化学设计策略制备分子铁电晶体的生物降解性、压电性及其柔性电子领域的应用。结合未来柔性电子器件的发展趋势，展望了压电材料的弹性化将为生物医学领域提供更多的新机遇。

体内植入材料需要确保对生物体的兼容性和可降解性。因此，科学家们一直在寻找既能实现这些要求又具有高压电响应的压电材料。传统的压电材料，比如锆钛酸铅（PZT），虽然具有较大的压电响应，但是不可生物降解，无法满足医疗领域的需求。与此同时，一些可生物降解的压电材料，如氨基酸、胶原蛋白和甲壳素等材料，具有较好的生物兼容性，但是压电响应较弱。在这种情况下，科学家们需要研发一种既具有生物友好性又具备良好压电性能的可植入材料。

近日，张含悦等人在该领域取得了一项重大突破。他们通过引入铁电化学设计策略，报道了一种无需极化处理就表现出较高压电应变系数d₃₃（~138 pC/N）和压电电压系数g₃₃（2450×10^-3 Vm/N）的分子铁电晶体HOCH₂(CF₂)₃CH₂OH [2,2,3,3,4,4-六氟戊烷-1,5-二醇] (HFPD)。将该分子铁电晶体与聚乙烯醇(PVA)复合，所制备的柔性薄膜不仅具有较佳的生物相容性和可生物降解性，而且表现出较高的压电性（34.3 pC/N）。具有如此优异特性的分子铁电晶体是医用植入压电材料发展的一个重要里程碑，有望在药物输送、自供电能量收集和组织再生等领域发挥重要作用。

论文链接：https://www.science.org/stoken/author-tokens/ST-1776/full

DOI: 10.1126/science.ado5706

作者简介

文章第一作者是王林萍博士，2020年毕业于日本北海道大学后加入中国科学院宁波材料所，主要研究方向为弹性电极和弹性铁电材料，目前在Science、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Mater. Chem. C等国际主流学术期刊发表论文10余篇。

通讯作者是李润伟研究员，是国家杰出青年基金获得者、“万人计划”科技创新领军人才、浙江省特级专家、宁波市杰出人才，主要从事柔/弹性磁电材料与器件研究，包括柔性磁电功能材料制备与物性研究、柔性/弹性磁电敏感材料与传感器、新型信息存储材料与器件研究等，在Science、Sci. Robot.、NC、PNAS、AM、JACS等期刊发表论文300余篇，授权专利140余项，出版了《柔性电子材料与器件》和《Flexible and Stretchable Electronics》两本专著。

（磁材实验室 王林萍）