据北京大学官网报导，北京大学材料科学与工程学院董蜀湘教授课题组在压电超材料设计思想的启发下，通过压电材料的三维有序智能构造，即通过压电陶瓷应变基元按一定顺序沿三维空间有序排列的构造（3D OSPSU），可以在很宽的非本征频率范围（从准静态到超声频率范围），人工地激发出所需要的各种基本振动模态。具体来说，他们设计了一种压电陶瓷应变基元按照（2×2×2）矩阵序构并通过多层共烧制备的压电陶瓷独石体智能结构；利用应变基元之间线性及非线性应变的协同效应，人工构造出弯曲、伸缩、剪切、扭转等非谐振基本模态或它们之间的复合模态（见图所示三维超构理论模型）。通过压电应变基元的协同效应，增强某一或某些方向上的变形，我们可以获得自然压电陶瓷没有的、甚至增强的压电系数。人工构造出的表观压电系数甚至可以比自然压电系数高出数十倍甚至数百倍。因此，那些在非谐振状态下很难产生的振动模态都可以按照超构设计思想有效地激发出来。课题组通过一个可编程驱动电路驱动，可进一步获得可程控多模态激发功能。将多个压电陶瓷智能结构叠加在一起时，他们还可以获得大尺寸、高阶或复合振动模态。这种压电三维超构理论思路，打破了传统压电振动理论的限制，有望为未来压电器件的设计开辟全新的发展方向。这一成果以“Designing Artificial Vibration Modes of Piezoelectric Devices Using Programmable, 3D Ordered Structure with Piezoceramic Strain Units”为题，近期发表在Advanced Materials。文章的第一作者是北京大学材料学院2018级博士生李占淼，董蜀湘是本文通讯作者。