電介質(zhì)材料有許多獨(dú)特的物理性質(zhì)， 如介電、壓電、熱釋電、鐵電、電光、非線性光學(xué)及其耦合特性等， 在傳感、換能、探測(cè)、醫(yī)療、通信、國(guó)防等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值. 相關(guān)的物理研究主要涉及介電材料內(nèi)部束縛電荷在電、磁、光、力、熱等外場(chǎng)作用下的極化過(guò)程和與極化相關(guān)的各種物理現(xiàn)象; 通過(guò)設(shè)計(jì)材料的成分與結(jié)構(gòu)等， 揭示諸多性能的調(diào)控規(guī)律和微觀機(jī)制， 在此基礎(chǔ)上開發(fā)高性能電子器件.

今年恰逢鐵電材料被發(fā)現(xiàn)100周年. 鐵電性作為電介質(zhì)材料物理內(nèi)涵的重大發(fā)現(xiàn)之一， 源于法國(guó)人Joseph Valasek在1920年4月23日美國(guó)物理學(xué)會(huì)春季會(huì)議上報(bào)道的羅息鹽(酒石酸鉀鈉，NaKC4H4O6·4H2O， 1672年前后由法國(guó)藥劑師Pierre Seignette發(fā)明) 晶體存在鐵電性. 百年來(lái)， 包括鐵電材料在內(nèi)的多種電介質(zhì)材料及其應(yīng)用研究均取得了重要突破， 電介質(zhì)材料與微電子材料和器件一樣， 在現(xiàn)代電子元器件技術(shù)與產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了不可替代的地位. 例如: BaTiO3的發(fā)明推進(jìn)了電容器的大容量和小型化; PZT壓電陶瓷的發(fā)明促使聲納、微機(jī)電等技術(shù)的飛躍發(fā)展; 低損耗微波介質(zhì)材料研究的突破使得移動(dòng)通信的實(shí)用化成為現(xiàn)實(shí).

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)， 得益于第一性原理、相場(chǎng)模擬等理論計(jì)算方法的迅速發(fā)展， 以及微納尺度的結(jié)構(gòu)分析、物性表征和器件研制技術(shù)的快速提升， 人們以各種微納結(jié)構(gòu)、疇形態(tài)、周期結(jié)構(gòu)、界面工程等設(shè)計(jì)為代表的創(chuàng)新研究思路， 極大地促進(jìn)了電介質(zhì)材料物理性能的優(yōu)化和提高， 使其研究進(jìn)入了新的發(fā)展范式. 我國(guó)科研人員也在這一領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn). 同時(shí)， 我們也客觀地看到， 同凝聚態(tài)物理、材料物理與化學(xué)等其他研究領(lǐng)域相比， 電介質(zhì)研究領(lǐng)域包括鐵電領(lǐng)域的發(fā)展速度相對(duì)比較緩慢.

為進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)內(nèi)同行的交流， 中國(guó)物理學(xué)會(huì)電介質(zhì)專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合《物理學(xué)報(bào)》， 組織出版了“電介質(zhì)材料和物理”專題， 邀請(qǐng)活躍在本領(lǐng)域的部分專家， 從電介質(zhì)物理和材料的實(shí)驗(yàn)和理論諸方面， 以不同的視角介紹本領(lǐng)域的最新進(jìn)展和未來(lái)趨勢(shì). 鑒于電介質(zhì)材料和物理屬于交叉學(xué)科， 具有多樣性及復(fù)雜性的特點(diǎn)， 本專題只能重點(diǎn)介紹電介材料和物理領(lǐng)域的部分研究成果， 與讀者和同行分享. 從研究?jī)?nèi)容上， 可大致分為兩類: 一是探索電介質(zhì)材料特別是鐵電、壓電材料的物理規(guī)律;二是探索這些材料的器件物理和應(yīng)用研究. 內(nèi)容主要涵蓋以下六方面: 1)電介質(zhì)材料基礎(chǔ)理論;2)相變、結(jié)構(gòu)和疇結(jié)構(gòu); 3)無(wú)鉛鐵電壓電材料和性能; 4)鐵電光電效應(yīng); 5)介電儲(chǔ)能、熱釋電和電卡效應(yīng); 6)微波介電材料.

我們希望本專題能有助于擴(kuò)大電介質(zhì)研究在海內(nèi)外華人學(xué)者中的影響， 吸引更多學(xué)者尤其是年輕學(xué)者的關(guān)注和加入， 為我國(guó)在本領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展增添新生力量.

(客座編輯: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 李曉光; 西安交通大學(xué) 徐卓)