一、研究背景
在一些电介质晶体中，晶胞的结构使正负电荷重心不重合而出现电偶极矩，产生不等于零的电极化强度，使晶体具有自发极化，且电偶极矩方向可以因外电场而改变，晶体的这种性质叫铁电性（ferroelectricity）。铁电材料，是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。从天然纤维素到合成塑料，聚合物随处可见。它们以优异的柔韧性和化学稳定性而闻名。铁电聚合物是一种经典的功能聚合物，是压电材料的一个重要分支，可以响应机械应力产生电能。在这种材料中同时实现大的机电耦合系数(k33)和大的压电系数(d33)对于机电装置如医学成像超声探头是理想的，其需要高图像分辨率和大穿透深度。然而，铁电聚合物往往表现出不理想的k33和d33值，远远落后于广泛使用的铁电陶瓷和晶体。有研究者报道了一种基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的四元共聚物，其机电性能优于最好的压电Pb(ZrTi)O3(PZT)陶瓷。PVDF是偏二氟乙烯(VDF)的半结晶均聚物，其压电和铁电性质在年左右被发现。PVDF有五种不同的结晶相:α，β，γ，δ，ε。它还具有三种不同类型的聚合物链构象:TTTT、TG+TG-和T3G+T3G-其中T代表“反式”(两个相邻碳原子的取代基相距°)，G代表“高斯”(取代基相距60°)。已知具有TTTT链构象的β相中的铁电形式的PVDF具有最高的压电性能。通常需要机械拉伸等特定加工条件来获得β相，其k33为27%,d33为–28pm/V。然而，这些机电性能远低于PZT陶瓷的机电性能，PZT陶瓷可显示高达80%的k33和高达pm/V的d33。虽然PZT陶瓷是最常用的压电材料，但它们含有铅，这限制了它们在植入式生物医学设备中的应用，例如心脏起搏器上的能量采集器。相比之下，PVDF是无铅的，与无机材料相比，它具有机械柔性、重量轻、声阻抗低和易于加工等固有优势。然而，它的低机电性能大大限制了它的应用。
二、研究成果
近日，南昌大学国际有序物质科学研究院教师王仲夏、廖伟强教授结合聚偏氟乙烯（PVDF）铁电聚合物压电性能的发展，对新型PVDF基四元共聚物中取得的巨大压电响应进行了点评和展望。论文以“Giantelectromechanicaleffectsinpolymers”为题发表在国际顶级期刊《Science》上。南昌大学为该论文唯一单位。据报道这是继年南昌大学国际有序物质科学研究院科研团队在Science上发表南昌大学首篇第一单位研究论文（Science,,-）以来，又一次在Science上发表文。祝贺南昌大学！年3月15日，南昌大学/东南大学熊仁根团队（南昌大学第一单位）在Science在线发表题为“Amolecularperovskitesolidsolutionwithpiezoelectricitystrongerthanleadzirconatetitanate”的研究论文，该研究从分子钙钛矿（TMFM）x（TMCM）1-xCdCl3固溶体（TMFM，三甲基氟甲基铵;TMCM，三甲基氯甲基铵，0≤x≤1）合成压电材料，其中MPB存在于单斜相和六方相之间。另外，还发现了一种压电系数d33为每牛顿约皮克库的组合物，与高性能压电陶瓷相当。该研究十分意义重大，攻克了世纪难题，发明了一种分子固溶体钙钛矿材料，具有与工业标准陶瓷锆钛酸铅相当的压电性能，该材料具有可穿戴压电器件的潜在应用。
廖伟强教授，年3月获东南大学博士学位，并于-年到美国托莱多大学访问学习。毕业后留在东南大学化学化工学院工作，于年6月入职南昌大学国际有序物质科学研究院，现任特聘教授、博导、南昌大学化学学院副院长。入选国家级重大人才工程和第四届中国科协青年人才托举工程，并主持国家自然科学基金重大研究计划培育项目、国家自然科学基金青年基金项目等科研项目。主要从事分子铁电材料研究，代表性成果包括：（1）构筑出大压电响应分子铁电体；（2）首次发现具有准同型相界的分子铁电固溶体；（3）合成出分子铁电半导体。多项成果得到国家自然科学基金委