2-2型精細結(jié)構(gòu)壓電復(fù)合物及其在高頻換能器中的應(yīng)用.pdf

1、基于壓電材料的高頻超聲波換能器能夠發(fā)射并接收短波脈沖并具有極佳的圖像的空間分辨率，在醫(yī)學(xué)影像以及無損探傷等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。具有精細尺寸(＜20μm)壓電單元的2-2型壓電復(fù)合物是一種理想的高頻換能器用功能材料，具有聲阻抗低，機電耦合系數(shù)高，機械強度高等一系列優(yōu)勢。此外，該復(fù)合物精細的壓電單元尺寸可以有效地抑制側(cè)向諧振對主振蕩模式的干擾，從而提高換能器的信噪比。近凈成形技術(shù)可以制備無缺陷的精細壓電單元，但該技術(shù)存在的一個問題是燒結(jié)后壓電單元

2、的彎曲導(dǎo)致較差的結(jié)構(gòu)均勻度，因此通過研究壓電單元在近凈成形中的彎曲機制，從而制備出結(jié)構(gòu)精細、均勻的壓電復(fù)合物具有重要的意義。
　　本文首先探討了鈮酸鈉鉀（KNN），鈮鎂酸鉛鈦酸鉛(PMN-PT)與鋯鈦酸鉛(PZT)三種常用壓電體系的合成與性能。采用固相法合成了高純鈮酸鈉鉀（KNN）系壓電粉體。Li、Ta、Sb摻雜顯著的提高了KNN系壓電陶瓷的性能，隨著Ta含量的提高，KNN的壓電性能得到提高。采用熔鹽法合成了高純鈮鎂酸鉛鈦酸鉛(P

3、MN-PT)粉體，在有效抑地制焦綠石相形成的同時，顯著地縮短了合成時間。
　　通過近凈成形技術(shù)制備了精細結(jié)構(gòu)2-2型壓電復(fù)合物，并研究了壓電單元的變形機制。聚合物軟化是近凈成形中導(dǎo)致壓電單元變形的主要因素。采用惰性氣氛脫酯可以有效地抑制壓電單元的變形，從而使獲得的壓電單元尺寸可以達到20μm，并具有±2μm的精度誤差。
　　研究了壓電復(fù)合物結(jié)構(gòu)域性能的關(guān)系。隨著壓電單元高徑比的提高，復(fù)合物的機電耦合系數(shù)先增高再降低。對PZT