3月29日，南昌大學(xué)國(guó)際有序物質(zhì)科學(xué)研究院湯淵源教授與東南大學(xué)等機(jī)構(gòu)科研人員合作，在《科學(xué)》上發(fā)表題為“具有大壓電響應(yīng)的可生物降解鐵電分子晶體”的研究長(zhǎng)文，報(bào)道了“四兩撥千斤”實(shí)現(xiàn)分子晶體的壓電性飛躍。

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)醫(yī)療健康的需求也日益旺盛。在這樣的背景下，植入式壓電生物醫(yī)學(xué)器件的研究蓬勃發(fā)展，有望為人們帶來(lái)生活質(zhì)量的顯著提升。

目前，壓電應(yīng)用的主流材料主要依賴(lài)于無(wú)機(jī)鐵電陶瓷和鐵電聚合物。然而，這些傳統(tǒng)材料存在一個(gè)顯著問(wèn)題，即它們不可生物降解。這意味著，當(dāng)這些材料制成的植入式電子器件應(yīng)用于人體時(shí)，需要進(jìn)行二次手術(shù)以移除它們，這無(wú)疑增加了患者的風(fēng)險(xiǎn)與不便。

相比之下，鐵電分子晶體以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)脫穎而出。它們合成簡(jiǎn)便、易于溶液加工，同時(shí)具備輕量、良好的生物相容性和可調(diào)的物理性能。因此，鐵電分子晶體被視為植入式瞬態(tài)壓電器件的理想候選材料。然而，目前市場(chǎng)上可生物降解的鐵電分子晶體數(shù)量稀少，且其壓電性能不盡如人意。

研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一例鐵電分子晶體（HFPD），實(shí)現(xiàn)了小分子壓電性能的4倍提升，起到了“四兩撥千斤”的作用。HFPD晶體能夠輕松溶解于多種溶劑，特別是體液，這對(duì)于化合物在生物體內(nèi)的降解過(guò)程極為有利。此外，該化合物還展現(xiàn)出了良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性，這為其在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的前景。

考慮到晶體的脆性和剛性，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)溶液蒸發(fā)法制備了一種柔性壓電復(fù)合薄膜。基于這一壓電復(fù)合薄膜，團(tuán)隊(duì)還成功組裝了一個(gè)可控的瞬態(tài)機(jī)電器件，并證實(shí)其具有良好的生物傳感性能。這一成果不僅為瞬態(tài)植入式電子醫(yī)療器件提供了有前途的候選材料，也為分子壓電材料在人體健康領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新的重要出口。

該研究成果被《科學(xué)》重點(diǎn)評(píng)述指出，在鐵電分子晶體中實(shí)現(xiàn)如此優(yōu)異的壓電性能是壓電材料發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。

（南昌大學(xué)供圖）