新的铁电分子晶体开发成功

2024-04-02 09:27:24 来源:光明日报 作者:苏雁 责任编辑:风华 字号:T|T

  光明日报南京3月31日电记者苏雁、通讯员姬尊雨从东南大学获悉,该校生物科学与医学工程学院青年教师张含悦与化学化工学院熊仁根教授等合作,首次将铁电化学与生物电子学有机结合,创新性地开发了一例压电响应直追无机陶瓷钛酸钡的可生物降解有机铁电晶体。这是自1880年居里兄弟发现压电效应以来的一个里程碑式的重大突破。相关论文于29日发表在国际学术期刊《科学》上。

  压电材料是一类可以实现机械应力和电信号相互转换的功能材料,由其制成的植入式压电生物医学器件有望极大地改善人类生活质量。然而目前广泛应用的无机压电陶瓷和压电聚合物等传统压电材料大都不可生物降解,可降解的压电生物材料的压电性能又不佳。因此,亟待开发具有高压电性的可生物降解分子铁电材料。

  “分子铁电材料具有合成简单、易于加工、轻量、生物相容性好和物理性能可调等独特优势,有望成为植入式瞬态电子器件的理想候选材料。”熊仁根介绍,基于铁电化学的氢/氟取代策略和晶体工程,合作团队开发了一例有机小分子铁电体,实现了小分子压电性能四倍的提升,起到了“四两拨千斤”的作用。

  这一发现使得可植入式压电材料的压电性能达到新的高度。实验和测试证明该化合物兼具良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性。同时,团队制备了一种压电复合薄膜,并组装一个可控的瞬态机电器件,证实具有良好的生物传感性能。“这一研究为可降解植入式电子医疗器件提供了有前途的候选材料,也为分子压电材料提供了与人体健康密切相关的重要应用。”熊仁根说。

  《科学》期刊审稿人对于该成果给予了高度评价,认为它是瞬态可植入压电材料领域里程碑式的关键突破,并指出在铁电分子晶体中实现如此优异的压电性能是压电材料发展的一个里程碑。

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