科技日报记者 罗云鹏 通讯员 谢梁晖

4月17日，记者从哈尔滨工业大学（深圳）获悉，该校前沿学部材料科学与工程学院陈祖煌教授、魏军教授团队在压电单晶薄膜领域取得重要进展，为高性能柔性电子器件的开发提供重要技术范式的同时，也为铁电单晶薄膜在可穿戴能源领域发展提供了新思路。相关研究成果发表在《自然·通讯》上。

 自支撑锆钛酸铅薄膜的晶体取向调控策略与器件设计原理。研究团队供图

锆钛酸铅凭借卓越的铁电与压电特性，已成为工业应用最广泛的压电材料体系。然而，该材料本征的刚性特征与其在柔性电子器件应用需求之间的矛盾始终未有效解决。

以往，研究者通常将其与柔性有机材料构成纳米片等柔性复合材料，使用柔性基底制备多晶薄膜，或者机械剥离单晶块体获得柔性薄膜。

然而，复合材料和受衬底应力限制的多晶薄膜会极大程度地损失压电性能，而机械剥离工艺不仅制备难度大，且获得的膜层厚度较厚，使得其虽然一定程度上获得了柔韧性，但在柔性电子的应用方面严重受限。

研究团队突破传统铁电薄膜因基底约束导致压电性能显著衰减的技术瓶颈，通过晶体取向精准调控与水溶性牺牲层工艺协同创新，成功制备出兼具高压电特性与优异柔性的自支撑锆钛酸铅单晶薄膜，基于该材料构建的柔性压电能量收集器展现出超高输出功率密度，其压电性能已逼近块体单晶理论值。

据悉，该研究不仅为开发高性能自支撑单晶压电/铁电薄膜提供了新策略，还通过原型器件验证了此类材料在柔性可穿戴设备、智能传感系统等新领域应用前景和产业化潜力。