江蘇大學機械工程學院張彥虎副教授、香港科技大學機械與航空工程系楊征保教授系統探討了生物壓電材料中的拓撲結構設計對其性能與功能的深遠影響。從微觀分子結構到宏觀組裝形式，不同層次的拓撲設計展現了其在材料電學性能、機械性能及生物性能方面的關鍵作用。分析了拓撲優化在多功能集成和復雜應用中的潛力，涵蓋了從壓電系數提升到多場耦合功能增強的最新進展。針對生物壓電材料在能量轉換效率、長期穩定性及生物兼容性等方面的技術瓶頸，本文介紹了多尺度設計、機器學習輔助優化及高精度工藝創新等應對策略，并進一步探討了其在健康監測、生物傳感、能量收集與疾病治療等領域的應用前景和挑戰。最后，本文展望了未來研究的方向，為推動生物壓電材料的發展提供了新的理論指導和實踐路徑。
本工作得到了國家自然科學基金（51705210）、江蘇省博士后科研資助計劃（2019K195 ）、深港聯合創新項目（SGDX20190919102801693）、香港科技大學、香港特別行政區創新科技委員會創新科技基金（項目編號: MHP / 013 / 23）的資助。
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