記者從東南大學(xué)獲悉，該校生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院青年教師張含悅與化學(xué)化工學(xué)院熊仁根教授等合作，首次將鐵電化學(xué)與生物電子學(xué)有機結(jié)合，創(chuàng)新性地開發(fā)了一例壓電響應(yīng)直追無機陶瓷鈦酸鋇的可生物降解有機鐵電晶體。這是自1880年居里兄弟發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)以來的一個里程碑式的重大突破。相關(guān)論文于29日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
壓電材料是一類可以實現(xiàn)機械應(yīng)力和電信號相互轉(zhuǎn)換的功能材料，由其制成的植入式壓電生物醫(yī)學(xué)器件有望極大地改善人類生活質(zhì)量。然而目前廣泛應(yīng)用的無機壓電陶瓷和壓電聚合物等傳統(tǒng)壓電材料大都不可生物降解，可降解的壓電生物材料的壓電性能又不佳。因此，亟待開發(fā)具有高壓電性的可生物降解分子鐵電材料。
“分子鐵電材料具有合成簡單、易于加工、輕量、生物相容性好和物理性能可調(diào)等獨特優(yōu)勢，有望成為植入式瞬態(tài)電子器件的理想候選材料。”熊仁根介紹，基于鐵電化學(xué)的氫/氟取代策略和晶體工程，合作團隊開發(fā)了一例有機小分子鐵電體，實現(xiàn)了小分子壓電性能四倍的提升，起到了“四兩撥千斤”的作用。
這一發(fā)現(xiàn)使得可植入式壓電材料的壓電性能達到新的高度。實驗和測試證明該化合物兼具良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性。同時，團隊制備了一種壓電復(fù)合薄膜，并組裝一個可控的瞬態(tài)機電器件，證實具有良好的生物傳感性能。“這一研究為可降解植入式電子醫(yī)療器件提供了有前途的候選材料，也為分子壓電材料提供了與人體健康密切相關(guān)的重要應(yīng)用。”熊仁根說。
《科學(xué)》期刊審稿人對于該成果給予了高度評價，認為它是瞬態(tài)可植入壓電材料領(lǐng)域里程碑式的關(guān)鍵突破，并指出在鐵電分子晶體中實現(xiàn)如此優(yōu)異的壓電性能是壓電材料發(fā)展的一個里程碑。（記者蘇雁、通訊員姬尊雨）