[發明專利]2-2型壓電復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410714519.6
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105702851B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 李永川;薛術;錢明;鄭海榮;郭瑞彪;陳然然;蘇敏;劉廣
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;H01L41/35
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

2?2型壓電復合材料及其制備方法采用離心機使聚合物均勻澆注于所述壓電陶瓷片/單晶鐵電片的一面，通過離心機能夠控制聚合物的厚度。再將壓電復合材料陣元上多余的聚合物和壓電陶瓷/單晶鐵電磨去，使壓電陶瓷片/單晶鐵電片及所述聚合物分別達到各自的預設厚度。將多個壓電復合材料陣元堆疊且粘接后，控制結合面的聚合物厚度。從而形成壓電復合材料。在上述過程中，嚴格控制壓電陶瓷片/單晶鐵電片及聚合物的厚度，從而能夠保證壓電陶瓷片/單晶鐵電片及聚合物的最小總寬度在50μm做足，滿足2?2型高頻壓電復合換能器的高頻要求，而且加工余量小，提高材料的利用率。

技術領域

本發明涉及壓電材料制備，特別是涉及一種復合換能器高頻參數要求的2-2型壓電復合材料及其制備方法。

背景技術

壓電復合材料是將壓電材料和聚合物按一定的連同方式，一定的體積(或重量)比例復合而成。壓電復合材料有很多優良的性能，例如聲阻抗低，柔韌性好，換能器脈沖時間短，具有較高的抗機械沖擊性能等。2-2型壓電復合材料的壓電相和聚合物相均在二維平面內自連，具有層狀交疊的復合結構。它的性能取決于壓電陶瓷和聚合物的體積比，可以找到一個最佳體積比，使機械耦合系數最高，側向振動耦合最弱，而且其最顯著的優點是能夠制成超高頻的換能器，提高圖像的分辨率。因此被廣泛的應用在醫療成像，無損檢測等領域。

中心工作頻率在20MHz以上的高頻2-2型壓電換能器，對壓電陶瓷柱及陶瓷柱之間聚合物的厚度要求較高。傳統的一般采用切割-填充法，由于劃片機刀具厚度(>10um)的限制，難以達到換能器的高頻參數要求，而且由劃片機加工的壓電陶瓷，存在崩邊現象，嚴重影響壓電復合材料的性能。

發明內容

基于此，有必要針對提供一種工藝簡單、復合換能器高頻參數要求的2-2型壓電復合材料制備方法。

一種2-2型壓電復合材料制備方法，包括以下步驟：

將一面覆有聚合物的壓電陶瓷片/單晶鐵電片置于離心機中，控制所述離心機的轉速和離心時間，使所述聚合物均勻澆注于所述壓電陶瓷片/單晶鐵電片的一面形成壓電復合材料陣元；

將所述壓電復合材料陣元上多余的壓電陶瓷/單晶鐵電和聚合物磨去，使所述壓電陶瓷片/單晶鐵電片及所述聚合物分別達到各自的預設厚度；

重復上述步驟得到所需數量的壓電復合材料陣元，將多個壓電復合材料陣元堆疊，并在結合面涂上聚合物，使多個壓電復合材料陣元粘接形成壓電復合材料。

在其中一個實施例中，還包括將多個粘接在一起的壓電復合材料陣元沿垂直結合面的方向切割，形成單片的壓電復合材料。

在其中一個實施例中，所述聚合物均勻澆注于所述壓電陶瓷片/單晶鐵電片一面中的聚合物厚度不超過20μm。

在其中一個實施例中，在所述將所述壓電復合材料陣元上多余的壓電陶瓷和聚合物磨去的步驟之前還包括：

將所述壓電復合材料陣元置于清潔干燥的環境中晾干。

在其中一個實施例中，還包括將將多個堆疊后的壓電復合材料陣元采用夾具固定夾緊，使多余的聚合物溢出。

在其中一個實施例中，在所述將多個粘接在一起的壓電復合材料陣元沿垂直結合面的方向切割的步驟之前還包括：

將多個粘接在一起的壓電符合材料陣元采用夾具固定夾緊后置于清潔干燥的環境中晾干。

在其中一個實施例中，所述將多個粘接在一起的壓電復合材料陣元沿垂直結合面的方向切割的步驟包括：

采用金剛石劃片機沿垂直結合面的方向切割多個粘接在一起的壓電符合材料陣元，形成壓電復合材料。

在其中一個實施例中，采用磨床磨所述壓電復合材料的兩面，使所述壓電復合材料達到第二預設厚度。