西安交大科研团队在压电驱动研究领域取得重要进展

压电驱动具有纳米级运动精度、断电自锁等特点，是精密制造、精密测量和精密驱动中的核心关键技术之一，在光刻机、激光准直等精密制造与精准定位系统中占据着极其重要的地位。随着科学技术的飞速发展，微纳加工、激光通讯等系统对精密驱动技术的要求越来越高，如何实现兼具快速运动和高精度定位的驱动技术已成为了当前亟待解决的关键问题。

针对上述问题，西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室李飞、徐卓教授团队基于材料序构的思想，通过设计压电基元的几何形状、空间堆垛与排列方式，进一步提高了陶瓷和单晶材料的压电性能，同时实现了材料的多模态振动耦合，为压电驱动的性能提升提供了新的思路。基于上述基元序构压电材料，团队研制了小型化高精度超声马达（图1a），马达定子的尺寸远小于一颗米粒，该马达同时具有高位移分辨率（3纳米）和高单位体积运动速度（4.66 s-1mm-2），其位移分辨率比传统超声电机提高了2个数量级。


图1 团队近期研发的高性能压电驱动器件：（a）基于序构压电材料的小型化高精度压电马达

（b）高性能仿生透明微型机器人 （c）一体化压电自适应变焦透镜

此研究工作近日发表于《自然-通讯》（Nature Communications），题为《基于压电基元序构的多模态小型化机电耦合器件》（Miniaturizedelectromechanical devices withmulti-vibration modes achieved by orderly stacked structure with piezoelectric strain units）。论文第一作者为西安交大电信学部博士生刘金凤，通讯作者为西安交通大学高翔宇副教授和李飞教授。参与本项工作的还包括西安交通大学徐卓教授、北京大学董蜀湘教授、OPPO广东移动通信有限公司陈伟高工、何雨航博士等。

在压电驱动领域，团队近期还取得了一系列新的研究进展，包括研制了高性能仿生透明微型机器人（图1b）、一体化自适应变焦透镜（图1c）等。部分研究工作已发表在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）期刊，分别被选为当期精选文章（Featured Work）和期刊封面文章，同时受到美国物理学联合会《科学之光》（AIP Scilight）专题报道。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34231-7