用于高頻超聲換能器的曲面PMN-PT厚膜制備與研究.pdf

1、超聲換能器的核心是壓電材料，其工作頻率由壓電材料的厚度決定。壓電厚膜因為其厚度優(yōu)勢，成為制備高頻超聲換能器的理想材料。PMN-PT(鈮鎂酸鉛鈦酸鉛)厚膜因其優(yōu)良的壓電性和高的機電耦合系數(shù)，得到了廣泛關注。在高分辨率成像的應用中，為了提高橫向分辨率，一般對聲束進行聚焦控制。一維線性陣列，通過電子控制各陣元激勵時間(相位)的方式實現(xiàn)聲束在掃描平面上的聚焦控制，從而大大改善其橫向的分辨率，但是其側向的分辨率只與單陣元相當。那么，為了提高線陣側

2、向的分辨率，將一維線陣制備在曲面襯底上，讓線陣側向進行幾何聚焦。現(xiàn)有的制備厚膜的方法中，移印法(pad-printing)有著在不規(guī)則襯底上制備厚膜，操作簡單等優(yōu)點。因此研究移印法制備曲面PMN-PT厚膜對于曲面線陣設計和實現(xiàn)具有重要的意義。
　　首先，本研究旨在以 PMN-PT粉末為初始原料，以聚乙二醇（PEG-4000）為粘合劑，配制合適壓電漿料。以設計的硅膠膠頭為工具，采用移印法制備出用于高頻超聲換能器的曲面PMN-PT厚膜

3、。研究了粉末粒徑、移印次數(shù)、退火溫度等因素對曲面PMN-PT厚膜性能的影響。得到厚度約40μm，性能ρ=7.056 g/cm3，Pr=15μC/cm2, Ps=40μC/cm2,Ec=20 KV/cm2,εr=2640, tanσ=0.025(1kHz,25℃)的曲面PMN-PT厚膜。
　　最后，設計了曲面一維線陣，通過Field II軟件仿真，研究陣元數(shù)目、陣元寬度、陣元間距、陣元長度對分辨率的影響。當陣元數(shù)目為64，陣元寬度為