图 （A）分子结构设计思路示意图；（B）电滞回线；（C）结构堆积示意图；
（D）柔性薄膜与照片；（E）降解前后的压电电压输出和照片

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21991142）等资助下，东南大学青年学者张含悦、熊仁根教授、顾宁教授和美国马里兰大学任申强教授等团队合作，在分子铁电材料领域取得进展，相关成果以“具有大压电响应的可生物降解铁电分子晶体（Biodegradable ferroelectric molecular crystal with large piezoelectric response）”为题，于2024年3月29日在《科学》（Science）杂志上发表。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj1946。

　　随着我国医疗健康需求的增加，植入式压电生物医学器件的研究日渐兴盛。其中，无机压电陶瓷和压电聚合物制成的植入式器件占据了主流。分子铁电体具有易于加工、生物相容性好和物理性能可调等独特优势，有望成为植入式瞬态电子学领域的理想候选材料。然而，如何开发具有高压电性能的可生物降解分子铁电材料是该领域亟待突破的瓶颈。

　　基于晶体工程和铁电化学设计策略，研究团队效仿b相的聚偏二氟乙烯（PVDF）结构，利用有限的奇数个（n = 3）–CF2–基团，开发了一种有机小分子铁电体，并结合氢键相互作用形成了无限长的链状结构。PVDF的结构单元从大于103减少至3，使小分子的压电性能提升了四倍（其压电响应d33为138 pC/N），起到了“四两拨千斤”的作用（图）。同时，相邻分子间通过O–H···O氢键相互作用形成了二维氢键网络，使得分子晶体易溶于多种溶剂（尤其是体液），有助于小分子铁电体在生物体内降解。研究团队通过溶液蒸发法制备了d33为34.3 pC/N的小分子铁电体-聚乙烯醇柔性压电复合薄膜，并构建了具有良好生物传感性能的可控瞬态机电器件。该研究有望推动分子铁电体材料在瞬态植入式机电器件的应用与发展。