压电材料可以实现电能和机械能的相互转换，在传感器，执行器和能量回收领域具有广阔的应用前景。
目前，高性能压电材料主要包括锆酸钛酸铅（PZT）压电陶瓷，铌酸镁铅-钛酸铅弛豫铁电单晶等，但这些材料均含有重金属铅。
因此，具有优良性能和环境友好性的压电材料的研究与开发是压电领域的关键科学问题之一。
研究人员提出了一个新的想法，以获得氢键铁电体中的超高压电系数。
这种压电材料还具有环保（无铅）和柔性的优点，并有望在功率和热电转换领域中开辟新的机会。
最近，华中科技大学的研究团队（博士生任阳阳和吴梦浩教授）和南京大学的刘俊明教授在《国家科学评论》（NSR）上发表了一篇研究论文，并提出了获得高水平研究成果的想法。
电压电系数。
这个想法非常简单：根据Landau连续相变模型，如果很小的应变可以显着改变铁电居里温度，那么从理论上讲，在居里温度附近，压电系数可能趋于无限大。
根据上述想法，要在室温下获得该高压电气系数，需要满足两个条件：（1）居里温度应在室温附近； （2）居里温度对应变敏感。
传统压电材料（例如BaTiO3和几种功能性氧化物体系）的居里温度远高于室温，并且在室温下施加应变后的极化变化ΔP不足以满足上述条件（下图a） 。
许多氢键合铁电材料的居里温度为200-400K，有望满足这两个条件并成为理想的候选材料。
例如，有机铁电体PHMDA和[H-55DMBP] [Hia]的居里温度分别为363K和268K。
此外，氢键的机械性能使材料易于在外力作用下压缩或拉伸，并且质子跃迁势垒和居里温度将随应变而显着变化。
此功能为调节带来了极大的便利（下面的图1b）。
传统的钙钛矿铁电体（a）和氢键铁电体（b）的极化随温度在应变下变化。
结合第一性原理和蒙特卡洛模拟，该论文的作者揭示了2％的拉伸应变足以将某些氢键合铁电体的质子传递势垒和居里温度提高两倍。
这时，我们可以在一个方向上施加特定的应变，以将居里温度精确地调节到室温，然后只需要在另一个方向上施加较小的应变即可获得较大的铁电极化变化和超高压。
（模型显示在下面的图a中）。
（A）固定y方向的应变并调整z方向以获得高压电气系数。
（B）以PHMDA为例，在不同应变下，蒙特卡洛模拟了极化（Ps）随温度（T）的变化。
例如，在PHMDA中，可以在-y方向上施加2％的压缩应变，以将居里温度从363K调节到315K并将其固定。
此时，如果在-z方向上压缩0.1％，则理论上可获得的平均压电系数将达到2058pC / N（如上图b所示）。
如果在-z方向上施加较小的压缩应变，则压电系数值将进一步增加。
先前的实验已经报道，当居里温度接近时，SbSI的压电系数会大大增加。
这种现象也可以通过本文提出的新机制来解释。
从理论上讲，本文提出的新型巨型压电机制可用于大多数氢键合铁电材料。
具有氢键的有机或无机铁电材料种类繁多，为该机理的验证和应用提供了广阔的空间。
该机制可能成为开发高性能压电材料的潜在方法。
