宾大联合西安交大发布透明发电晶体，隐形机器人诞生有望

数十年来，科学家们一直在超声波医学成像领域中深入挖掘压电技术的潜力。压电技术，顾名思义，就是通过某些晶体材料来引发其形状变化的技术。这些材料是如此敏感，它们甚至可以检测到穿过人体组织传播的声波震动。

现在，一项新颖且简单的技术问世了，该技术可用于制造高效的透明压电材料。这一突破可能会引发医学成像仪、隐形机器人和自供电触摸屏的改进与创新。

要了解压电材料，首先要知道它们是由无数微小的微晶或单一晶体组成的。在这些材料中，原子排列成简单的晶体单元，并不断地重复这一模式。每个晶体单元内部，原子排列成所谓的电偶极子，一侧带有更多的正电荷，另一侧则带有更多的负电荷。

当对这些材料施加压力时，会巧妙地改变原子的位置，导致电荷重新排列并产生电压。相反，施加电压则会使材料在一个方向上膨胀，在另一个方向上收缩。

生物医学工程师Sri Rajasekhar Kothapalli指出，压电材料的这种特性在各种应用中极为重要。从点烟器、烧烤用的按钮式点火开关到精密电机中的扫描力显微镜，压电设备无处不在。它们在光声成像中也发挥着至关重要的作用。

在光声成像中，当软组织吸收激光光波时，会发出超声波。不同分子吸收不同频率的激光光波，这使得医生能够对多种组织进行成像以检测健康问题。传统的压电换能器是不透明的，这意味着它们会直接阻挡对其下方组织的成像。为了解决这一问题，研究人员尝试使用透明压电材料来制造换能器。但是迄今为止，这些透明材料的压电性能仍然较弱，无法应对所有的成像挑战。

直到几年前，日本的研究人员找到了一个更好的制造透明压电材料的方法。他们选择的材料是铌酸铅镁钛酸铅（PMN-PT），这是一种带有电偶极子的铁电体。过去的研究方法是通过将材料暴露于直流电下来使其变为压电材料。日本团队发现了一种新方法：将材料暴露于交流电下会产生更强的压电性。这就像“来回摇动晶体”，使晶体的压电性能翻倍增长。这项技术在学术领域获得了极大的关注。它不仅激发了更多的科学研究，也为医学和工业领域带来了全新的可能性。这个技术革新有望带来一系列的应用突破：更灵敏的光声成像设备、隐形机器人的驱动装置以及触摸屏幕的自供电功能等。这一进步不仅可能改善医疗诊断的精确度，还可能推动机器人技术和人机交互的发展进入新的阶段。同时专家们预测这项技术还将降低各种压电器件的生产成本加速行业的飞速发展革新正在蓬勃发展的行业版图激发出无尽的商业机会与创新潜力。