产品描述:
当标准块状压电材料不适用于超声换能器的特定应用时 ,复合材料可以成为极佳的选择。复合 材料由主动材料(如压电陶瓷)和被动材料(如聚合物或环氧树脂)组合而成。本公司将切割填充 法和模板法作为制备压电复合材料的两种核心工艺,设计目标均为提升压电系数与声阻抗匹配性。
切割填充法通过精密切割压电陶瓷基体形成周期性沟槽,并填充聚合物(环氧树脂 / 硅橡胶), 实现 1-3 型(柱状)或 2-2 型(层状)复合结构。其优势在于 频率响应精准可控(可达 10 MHz), 适用于部分医学超声探头(如心脏成像)和工业无损检测。但高密度切割(线宽≤50 μm)易导致陶瓷微柱断裂 ,且高陶瓷体积分数( >60%)会降低柔性 ,限制了在其中高频领域(如浅表组织成 像)的应用。
模板法通过预制多孔环氧骨架,再填充陶瓷粉末并烧结的工艺,实现压电纤维无序制备,其工 艺简捷性和宽频适应性突破了传统切割填充法有序结构限制,单个复合材料长条片阵列由 2~3 万根 压电微柱组成,单根压电微柱直径约 40μm,长径比达 10 以上,压电相填充比可达 80%。具有横向振动弱 ,机电耦合系数大 ,带宽大,声阻抗低等优点 ,适用于高频医用超声 (>20MHz)、高频无损检测等领域。
产品亮点:
n 切割填充法和模板法双核心工艺;
n 谐振频率范围宽,覆盖200kHz - 50MHz;
n 高生产效率,稳定的电学和机械性能;
n 压电相比例宽幅可调,覆盖10% - 85%;
n 超纯的厚度振动模式,无横向振动干扰。
压电复合材料命名规则
n SN C-xx-尺寸1·尺寸2·尺寸3-Fx-Ex
n SN:公司代号。
n C-xx:复合材料工艺编码,C01代表切割填充法,C02代表模板法,C03代表激光刻蚀法。
n 尺寸1-尺寸2-尺寸3:片状为长·宽·高,圆环装为外径·内径·高度。例如L10·W3·T0.5,φ10·φ5·T2。
n Fx:中心频率,如F6,表示6MHz。
n Ex:电极特征及尺寸。如EF代表翻边电极;E12代表非全电极,关键尺寸12mm;如果是全电极,此项可省略。
| 模板法压电复合材料 | 切割填充法压电复合材料 |
参数 | 低频 | 中频 | 高频 | 超高频* | 低频 | 中频 |
谐振频率 | 0.2 ~3 MHz | 3 ~10 MHz | 10 ~ 30 MHz | >50 MHz | 0.2 ~3 MHz | 3 ~10 MHz |
最大尺寸 (mm) | ~50 mm | ~40 mm | ~15 mm | ੮ <2 mm | ~50 mm | ~40 mm |
填充比%VF | 20-80 | 20-80 | 20-80 | 20-60 | 20-80 | 20-80 |
密度* ρ | ~ 6200 kg/m³ | ~ 6000 kg/m³ | ~ 5800 kg/m³ | ~ 6200 kg/m³ | ~ 6200 kg/m³ | ~ 6000 kg/m³ |
声阻抗* Z | 15 MRayl | 15 MRayl | 18 MRayl | 20 MRayl | 15 MRayl | 15 MRayl |
频率常数* N | ~ 1500 | ~ 1600 | ~ 1700 | ~ 1600 | ~ 1500 | ~ 1600 |
机械品质因素Qm | 10-100 | 10-100 | 40-100 | 40-100 | 10-100 | 10-100 |
机电耦合系数kt | ~ 69% | ~66% | ~65% | > 60% | ~ 69% | ~66% |
介电常数*εT33@1kHz | ~2400 | ~2000 | ~1700 | ~1700 | ~2400 | ~2000 |
压电常数*𝑑33pC/N | ~400pC/N | ~350pC/N | ~300pC/N | ~250pC/N | ~400pC/N | ~350pC/N |
电极 | Au | Au | Au | Au | Au | Au |
产品特点 | 更适合用于高频换能器; 生产效率高 ,成本低; 无横向振动 | 大尺寸; 低声阻抗; 适用于中低频换能器 和传感器; |