原文压电材料3D打印成功图及细节图

什么是压电材料？压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。简单来说，就是这种材料具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，主要应用范围包括各种智能机器人的压力/加速度传感器、智能手机按键等电子原器件。压电材料最初发现于19世纪，自诞生起，制造技术的进步导致了对制作环境的要求越来越高，以及越来越复杂的工序，用以生产出与加工后的电子设备相连的薄膜和块。昂贵的工艺和材料固有的脆弱性限制了最大化材料潜力的可能。

美国弗吉尼亚理工大学工程学院机械工程助理教授、大分子创新研究院成员郑晓宇(雷恩)音和他的团队开发出了3D打印压电材料的方法。这项技术可能将是机器人技术、能量收集技术和触觉感知技术和智能基础设施等高新技术的一次巨大飞跃。

压电材料只有几种特定的形状，由易碎的晶体或陶瓷制成，这种材料需要一个干净的房间来制造。郑的团队已经开发出一种三维打印技术，可以不受形状或大小的限制。该材料也可以被用来提供下一代智能基础设施和智能材料，用于触觉感知、冲击和振动监测、能量收集和其他应用。

郑的团队开发了一个模型，允许他们操纵和设计任意的压电常数，通过一组三维可打印拓扑结构，使材料产生电荷运动，以响应来自任何方向的输入力和振动。与传统的压电技术不同，传统压电技术的电荷运动是由固有晶体决定的，这种新方法允许用户规定和编程电压响应，从而在任何方向上放大、反转或抑制。

团队已经展示了一种包裹在曲面上的智能材料，其应用范围远超出可穿戴设备和消费电子产品的范畴。该材料的灵敏度比柔性压电聚合物高5倍。这种材料的刚度和形状可以调整，并制成类似于纱布条的薄片，或硬块。

本文译自 phys，由 利维坦 编辑发布。

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