[發(fā)明專利]一種基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器及其制作方法

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• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN108339728A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏金東;黃海寧;張春華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;楊青

1.一種基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器，其特征在于，包括壓電復(fù)合材料(2)和兩根電極線(4)；所述壓電復(fù)合材料(2)呈球冠形結(jié)構(gòu)，所述的球冠形結(jié)構(gòu)由壓電陶瓷圓片切割成的若干個(gè)壓電陶瓷小柱(7)粘結(jié)而成，該球冠形結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外表面鍍有正負(fù)電極；兩根電極線(4)的一端分別焊接于正負(fù)電極上，并從換能器內(nèi)引出兩根電極線(4)的另一端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器，其特征在于，還包括聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)和背板(5)；所述球冠形結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面貼附并固定于聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)的頂面，所述背板(5)固定于聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)的底面；所述的電極線(4)貫穿聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)與背板(5)，并從背板(5)底部引出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器，其特征在于，所述換能器的外表面涂覆有聚氨酯橡膠(1)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器，其特征在于，所述球冠形結(jié)構(gòu)的半徑為100mm，其對應(yīng)的圓心角為60°，所述壓電陶瓷小柱(7)的外表面呈方形，其尺寸為2.5mm×2.5mm，該壓電陶瓷小柱(7)的厚度為4.8mm，任意相鄰的兩個(gè)壓電陶瓷小柱(7)的縫隙寬度為0.5mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器，其特征在于，所述球冠形結(jié)構(gòu)的表面及任意相鄰的兩個(gè)壓電陶瓷小柱(7)的縫隙內(nèi)均涂覆有抽真空處理后的環(huán)氧膠(10)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器，其特征在于，所述的正負(fù)電極采用鍍鎳正電極(12)和鍍鎳負(fù)電極(9)。

7.基于權(quán)利要求1-6之一所述基于球冠形壓電復(fù)合材料的換能器的制作方法，其特征在于，該制備方法包括：

步驟1)根據(jù)設(shè)計(jì)需求確定球冠形結(jié)構(gòu)的半徑和圓心角，并以該半徑和圓心角確定壓電陶瓷圓片的直徑，以及根據(jù)工作頻率確定壓電陶瓷小柱(7)的外表面尺寸和厚度；

步驟2)將選定的壓電陶瓷圓片按設(shè)定的規(guī)格切割壓電陶瓷小柱(7)后，在壓電陶瓷圓片的上表面黏敷一層軟性粘膜(6)，使得所有壓電陶瓷小柱(7)粘結(jié)成一體結(jié)構(gòu)；

步驟3)通過球冠模具將切割后的壓電陶瓷圓片壓制成球冠形結(jié)構(gòu)，并在球冠形結(jié)構(gòu)的表面及任意相鄰的兩個(gè)壓電陶瓷小柱(7)的縫隙內(nèi)均涂覆抽真空處理后的環(huán)氧膠(10)；

步驟4)將涂覆有環(huán)氧膠(10)的球冠形結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫固化處理，并將固化后的球冠形結(jié)構(gòu)從球冠模具中取出，經(jīng)打磨后露出壓電陶瓷小柱(7)的內(nèi)外表面，在壓電陶瓷小柱(7)的內(nèi)外表面上鍍鎳電極，并在兩個(gè)電極上各焊接一根電極線(4)；

步驟5)將球冠形結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面貼附并固定于聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)的頂面，并在聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)的底面固定背板(5)，將電極線(4)從聚氨酯硬質(zhì)泡沫(3)與背板(5)之間穿出后，在換能器的外表面涂覆聚氨酯橡膠(1)。