壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)因其響應(yīng)速度快、精度高、功耗低等優(yōu)勢(shì)，在精密定位、微納操控、 robotics 等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)壓電驅(qū)動(dòng)器功能單一，難以滿(mǎn)足日益復(fù)雜的集成化需求。壓電超表面（piezoelectric metasurfaces）設(shè)計(jì)的引入，為多功能型壓電驅(qū)動(dòng)方式提供了全新思路。超表面是一種由亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)單元組成的二維人工材料，能夠?qū)椥圆ɑ螂姶挪ㄟM(jìn)行靈活調(diào)控。將壓電材料與超表面結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可在單一器件中實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式的耦合與切換，從而突破傳統(tǒng)壓電驅(qū)動(dòng)器的功能局限。

在壓電超表面設(shè)計(jì)中，通過(guò)精心設(shè)計(jì)單元結(jié)構(gòu)的幾何形狀、尺寸及排布方式，可以局域化調(diào)控壓電材料的應(yīng)力與應(yīng)變分布，進(jìn)而激發(fā)出多樣化的振動(dòng)模態(tài)。例如，利用不對(duì)稱(chēng)單元結(jié)構(gòu)可同時(shí)激發(fā)彎曲和伸縮模態(tài)，實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)；通過(guò)梯度化設(shè)計(jì)或編碼化排列，還能構(gòu)建出具有聚焦、波束偏轉(zhuǎn)或模式轉(zhuǎn)換功能的壓電驅(qū)動(dòng)界面。這種設(shè)計(jì)理念使得一個(gè)壓電超表面器件能夠同時(shí)具備精密定位、振動(dòng)控制、能量收集乃至傳感反饋等多種功能，顯著提升了系統(tǒng)的集成度和靈活性。

表面功能材料在壓電超表面設(shè)計(jì)中扮演著關(guān)鍵角色。功能材料的選擇直接影響超表面的機(jī)電耦合效率、驅(qū)動(dòng)性能和耐久性。常用的壓電功能材料包括鋯鈦酸鉛（PZT）壓電陶瓷、鈮酸鋰單晶、聚偏氟乙烯（PVDF）聚合物以及氮化鋁（AlN）薄膜等。近年興起的無(wú)鉛壓電材料如鈮酸鉀鈉（KNN）基陶瓷和鐵酸鉍（BiFeO3）基材料，因其環(huán)境友好特性而受到關(guān)注。通過(guò)引入石墨烯、MXene 等二維導(dǎo)電材料作為電極或力學(xué)增強(qiáng)層，或采用超材料結(jié)構(gòu)（如負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)）來(lái)調(diào)控整體力學(xué)性能，可進(jìn)一步拓展壓電超表面的功能邊界。這些表面功能材料與超表面幾何設(shè)計(jì)的協(xié)同，為實(shí)現(xiàn)多功能、可重構(gòu)的壓電驅(qū)動(dòng)提供了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。

多功能型壓電驅(qū)動(dòng)方式的實(shí)現(xiàn)，依賴(lài)于超表面對(duì)彈性波傳播的精確操控。通過(guò)設(shè)計(jì)單元結(jié)構(gòu)的局部共振特性或相位梯度，壓電超表面可以對(duì)表面聲波或體波進(jìn)行聚焦、分束、模式轉(zhuǎn)換等操控，從而在輸出端產(chǎn)生多種運(yùn)動(dòng)形式。例如，在微流控芯片中，壓電超表面可同時(shí)泵送、混合和分離液滴；在精密光學(xué)平臺(tái)中，它可并行實(shí)現(xiàn)多軸微位移調(diào)節(jié)。借助可重構(gòu)設(shè)計(jì)（如可切換電極圖形或相變材料），同一壓電超表面器件能夠動(dòng)態(tài)切換驅(qū)動(dòng)模式，大幅提升適應(yīng)性。

壓電超表面設(shè)計(jì)與表面功能材料的創(chuàng)新融合，為多功能型壓電驅(qū)動(dòng)開(kāi)辟了新思路。它不僅克服了傳統(tǒng)壓電驅(qū)動(dòng)器功能單一的瓶頸，還為微型化、集成化智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展注入了新活力。隨著超表面設(shè)計(jì)理論的完善、新型功能材料的開(kāi)發(fā)以及微納加工技術(shù)的進(jìn)步，壓電超表面有望在微納機(jī)器人、智能蒙皮、生物醫(yī)學(xué)微器件等前沿領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。