西安交通大学电信学部电子陶瓷与器件教育部重点实验室徐卓教授、李飞教授团队，长期致力于压电材料的研究，围绕弛豫铁电单晶高压电性的起源与高性能化开展了大量的科研攻关。近日，英国《自然》期刊在线发表了团队的最新学术成果——具有超高压电效应的透明铁电单晶，将有效地推动声—光—电多功能耦合器件的设计与研发，也为今后压电材料的设计提供了思路。

探寻科学之道，感悟自然之理

西安交大电信学部教授徐卓（左）、李飞（右）

1997年，随着弛豫铁电单晶为代表的新一代高性能压电晶体材料的出现，被国际顶级权威期刊《科学》（Science）评价为“压电陶瓷发现五十多年以来一次激动人心的重大突破，对医学超声成像、水声系统、高应变执行器等众多领域的应用将带来一次革命”，这是目前发现的所有无机非金属材料中压电性能最优异的材料。随着人们对医学超声系统诊疗精度需求的不断提升，如何进一步提高弛豫铁电单晶的压电和介电性能， 20多年来，成为国内外科学家孜孜以求的重要科学问题。

2005年，还在读大四的李飞加入徐卓团队，正式成为铁电单晶领域的一名研究人员，“十余年来，他一直很专注，把青春和热血都奉献在其中”，徐卓这样评价李飞。

2009年9月，李飞以联合培养博士研究生的身份前往美国宾夕法尼亚州立大学学习。“当时关于弛豫铁电单晶的研究已有近二十年时间，但其高压电效应的起源和机理一直不清楚，这是我博士期间的主要研究方向。”李飞说。

图为李飞（左一）指导学生做实验

“2010年，在一次实验过程中偶然发现了一个非常重要的现象：单晶低温压电性能的异常衰减。为了解释这个现象，从2010年到2016年的六年时间里，我们目标坚定，一直从事相关研究，从未有过放弃的念头。”2015年，李飞再次回到宾夕法尼亚州立大学，主要是学习相场模拟方法，用来分析单晶低温压电效应的异常衰减，并以此为突破口来解释单晶高压电效应的起源。

功夫不负有心人。2016年，团队在介观尺度上成功揭示了弛豫铁电单晶高压电效应的机理，为后来的高性能压电材料的设计奠定了理论基础，研究成果发表于《自然?通讯》期刊，被IEEE Fellow、瑞士材料学家 Damjanovic 教授评价为弛豫铁电领域的“里程碑”。

2018年，基于对弛豫铁电单晶压电机理的深刻认识，团队提出了通过增强局域结构无序性来进一步提升铁电材料压电性能的理论方法，并在稀土元素钐掺杂的铌镁酸铅—钛酸铅陶瓷材料中得到了实验证实，研究成果发表于《自然?材料》期刊。

2019年4月19日，团队在弛豫铁电单晶材料高性能化研究方面取得了重大突破，研究成果在《科学》（Science）杂志上发表。同期《科学》杂志还发表专栏评论文章，称赞了这一重要成果。这是二十年后，同一体系单晶材料经过掺杂改性后，再次问鼎《科学》杂志，团队感到十分欣慰。

2020年1月16日，北京时间凌晨2：00，团队最新成果刊发在《自然》（Nature）上，《科学》和《自然》杂志同时发表专栏文章，正面评价这一成果。团队成员兴奋不已。“我们有望开拓这类高性能压电晶体材料的应用范围，设计开发出新型声—光—电耦合器件，”李飞表示。于此同时，李飞入选了IEEE UFFC（美国电气和电子工程师协会超声、铁电、频率控制分会）青年讲习学者。“青年讲习学者计划”是IEEE UFFC学会面向全球青年学者设立的一项学术荣誉。

服务国家需求，求真务实研究

“国家需求永远放在第一位”是徐卓的科研信条。

1977年，徐卓考入西北大学物理系。“那时候只有一个心愿，想成为一个物理学家。”徐卓回忆道。四年的学习时光，为他后来的学术之路打下了坚实的基础。

1982年大学毕业后，徐卓被分配到空军工程学院物理教研室，做了12年的大学物理老师，中间三年时间，他在国防科技大学取得了硕士学位。

1994年，徐卓转业来到西安交大电子材料研究所，师从时任电信学院院长姚熹院士。“当时《电介质物理》这门专业基础课缺任课老师，因缘际会之下，我承担起这门课的教学任务，到如今已经25年了。”徐卓恐怕很难想到，正是这门课让一位青年人认识到他的严谨与博学，并且选择日后师从他进行科学研究。

“在上《电介质物理》这门课时，徐老师教学理论功底扎实，教学风格严谨，授课形式灵活，深入浅出，给我留下了很深的印象。因此，保研时我选择了徐老师作为我的导师。”李飞这样说。

在20多年的科学研究生涯中，徐卓涉足了高性能压电单晶、功能陶瓷、超材料及量子成像等多个领域研究，并都取得了不俗的成果，曾获国家自然科学二等奖1项和教育部自然科学一等奖2项，发表SCI论文500余篇，出版学术专著1本，授权发明专利30余项。

“开展科学研究，格局一定要大。”徐卓总是强调，“我们所做的事是国家的大事，要站在国家高度，服务服从于国家需求。”徐卓还担任了多功能材料与结构教育部重点实验室主任、国务院学位委员会电子学科评议组成员、教育部科技委学部委员等学术职务。

多年来的教学与科研经历让徐卓对人才培养也有自己独到的见解，“我们要培养两类人才，一类是不受外界干扰和影响，专注做科研的学术型人才；另一类是科技成果转化人才，致力打通科技创新产业链的‘最后一公里’”。徐卓和李飞指导的团队获得了2019年第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖，他们也因此获得优秀指导教师奖。此外，徐卓还荣获2019年中国产学研合作创新奖。

卓尔不群者，奋翅起高飞

截至2019年12月31日，徐卓2019年全年的飞行记录108次，平均每周就有一次往返，这还不包括高铁。“2019年，我去过4个国家，27座城市。学校号召‘跑5’，我们义不容辞。我分别与十个以上的政府部门、科研院所、大学和企业等交流与对接，有的合作已经落地，有的还在进一步商讨，我戏称是‘跑10’了”。徐卓称每一次飞行都是一次快乐而忘我的旅行。

徐卓、李飞团队合影

徐卓精神旺盛，兴趣广泛。年轻时，他有一颗“文学梦”，创作过诗歌小说，现在常年活跃在学校歌咏与朗诵舞台上，并担任西安交大教职工朗诵协会的会长。徐卓对于生活的热爱和追求，影响着团队中的每一位师生，其中不乏文艺爱好者。“徐老师积极乐观的精神面貌和不知疲倦的工作状态，给我们树立了榜样。他的工作热情和开拓精神，永远值得我们学习。”李飞对徐卓敬佩有加。

“高性能材料一直是人类科技进步和创新的驱动力”，李飞代表团队承诺，“未来，我们希望把现已研发的这些高性能材料真正地用到器件中，比如医学B超系统，提高B超成像的分辨率，才能真正造福于大众、服务于国家。”