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香港大學（港大）工程學院電機與計算機工程系副教授褚智勤教授及機械工程系林原教授領導的研究團隊，首次在超薄、超柔性的多晶鑽石膜中發現顯著壓電效應，相關研究成果顛覆了過去一個世紀以來，學術界對「鑽石屬於非壓電材料」的傳統認知。

自20世紀初起，鑽石一直被普遍視為非壓電材料。因此，儘管鑽石具備高強度、高硬度、化學惰性，同時擁有極高的聲速、熱導率、介電擊穿強度及超寬帶隙等優異特性，但在微機電系統（MEMS）領域中，它向來僅被主要用作支撐其他壓電材料層的機械基板，未被視為具備主動壓電功能的材料。在研究初期，「讓鑽石發電」這個想法曾被普遍視為不切實際。

研究團隊為了打破這一常規，他們借助自主研發的「薄膜剝離技術」（edge-exposed exfoliation method），成功製備出超薄且可彎曲的多晶鑽石膜，使這種自然界中極為堅硬的材料首次展現出顯著的柔性彎曲能力。實驗結果顯示，當鑽石膜發生機械形變時，其兩側能夠輸出穩定的電壓訊號，表現出優異的壓電響應。

為確保科研結論的嚴謹性，並排除摩擦起電或環境雜訊等物理干擾因素，團隊嚴密的科學驗證過程，研究人員在多種受控環境下對樣品進行了大量的機械循環拉伸與彎曲測試。最終，穩定且高度可重複的電學輸出訊號，證實了形變鑽石膜內部固有的壓電特徵, 為鑽石材料的功能拓展奠定了重要基礎。

在進一步的「第一原理計算（First-principles calculation）」機制研究中，團隊發現，這種壓電效應主要來自鑽石膜內部晶界結構的不對稱性。在彎曲應變作用下，晶界區域會發生電荷極化，並在薄膜上下表面形成電位差，從而實現機械能向電能的直接轉換。研究人員指出，這項發現不僅有望改寫基礎材料物理學中關於鑽石性質的既有認知，也意味著鑽石未來有潛力正式進入壓電材料系統。

由於鑽石同時具備優異的生物相容性、化學穩定性和無毒性，這項新發現也為其在醫療及能源領域的應用開闢了廣闊前景，例如：壓電鑽石膜有望應用於植入式醫療裝置，作為心臟節律器提供長期自供電；或開發成無需頻繁更換電池的長期心率感測器。此外，該材料在微型壓電發電機、換能器以及高端聲學裝置等領域同樣展現出巨大的應用潛力。

這項研究成果不僅為鑽石材料功能化開闢了全新方向，也為開發下一代高可靠性微型能源系統及自供能感測技術，提供創新思維和關鍵技術支撐。

研究成果已在學術期刊《科學進展》發表，論文題為「Uncovering piezoelectric effect in polycrystalline diamond membranes」。
論文連結：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aea8318

褚智勤教授簡介
褚智勤教授於2008年7月和2012年7月在中國西北大學和香港中文大學獲得物理學學士和博士學位。在同組擔任一年博士後研究員後，於 2014 年 4 月至 2016 年 9 月在德國斯圖加特大學（The University of Stuttgart）進行博士後研究。自2018年11月起，他在香港大學電機與計算機工程系（與生物醫學科學學院合聘）擔任助理教授，並於2024年11月晉升為終身副教授。自加入香港大學以來，褚教授在《自然》(Nature)、《自然-通訊》（Nature Communications）和《科學進展》(Science Advances)等期刊發表了超過60篇經同行評審的文章，並申請了16項與鑽石技術相關的專利。褚教授曾獲多個獎項，包括2023年加拿大國際發明創新大賽（iCAN）金獎、2023年iCAN十大最佳發明獎、2024及2026年日內瓦國際發明展金獎、2025年度的德國跨界創新基金會「科學突破獎」、2025年度「中國科學十大進展」。

林原教授簡介
林原教授在清華大學獲得工程力學學士和碩士學位，隨後在布朗大學獲得應用數學碩士學位和固體力學博士學位。他於 2008 年加入香港大學，現為機械工程系全職教授。他在細胞/組織力學和功能材料力學方面的研究成果曾在《自然》(Nature)、《自然-物理》(Nature Physics)、《科學進展》(Science Advances)和《美國科學院院刊》(PNAS)》等國際頂級學術期刊上發表，并獲得诸如2026年日內瓦國際發明展金獎和2023年加拿大國際發明創新大賽（iCAN）金獎等獎項。林教授曾擔任高登(Gordon Research Conference) 納米機械界面研討會議主席，並在許多國際會議上發表主題演講。作為PI或Co-PI，他已獲得超過15項研究基金。

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