压电陶瓷复合材料

复合管、复合半球体、复合聚焦碗、复合盘

机械灵活性
高机电耦合
低声阻抗
可实现复杂形状
低径向行程

压电陶瓷复合材料将压电陶瓷部件与填充聚合物结合在一起,从而将两种材料的优点集于一身。 这种复合材料是众所周知的全瓷元件的替代品。 与全陶瓷部件相比,聚合物部件除了具有对特定形状的良好适应性外,还具有以下众多优点: 复合材料的特点是易于适应具有不同声阻抗的周围介质。 这使得复合材料可以广泛应用于高强度聚焦超声(HIFU)应用或诊断成像等>> 医疗技术领域以及流量计量或无损测量等>> 工业应用。 复合材料可实现更高的超声灵敏度和分辨率。

复合材料规格

PI Ceramic复合材料采用1-3排列的切块和填充法制造,切割成单个针脚。 尺寸和>> 材料可根据客户特定的>> 压电陶瓷元件进行选择,也可作为复合材料生产。 对于刚性复合材料,可选择环氧树脂作为填充聚合物;对于柔性复合材料结构,可选择聚氨酯作为填充聚合物。 PI Ceramic复合材料目前正处于原型设计阶段,可以在以下范围内生产。 请注意,并非所有规格组合都可行。

边长x,y [mm] < 80
厚度TH [mm] > 0.1 - 16
间隙尺寸b [µm] > 80
针脚尺寸a [µm] > 200
螺距[µm]* > 200
频率[MHz] 0.08 - 8
填充体积(陶瓷在整个复合材料中所占的体积比例)[%] 30 - 80
电极 薄层(CuNi)
填充材料 环氧树脂、聚氨酯

*从针脚中心到下一个针脚中心的距离

压电陶瓷复合材料利用d33效应,其特点由于聚合物填充而限制了径向偏转。 因此减小了谐振器耦合厚度。 复合材料的针脚尺寸决定了电容(C)。 其工作原理与采用相同设计的全瓷材料一致。

谐振频率(厚度)f [kHz] 厚度 TH (mm) 针脚尺寸 PIN (mm) 压电陶瓷占体积的比例(%) 谐振阻抗 I (Ω) 电容 C* (nF) 介质损耗因子 tan δ (x10-3) 耦合因子 keff (%)
400 4.0 1.0 x 1.0 83 < 30 1.6 < 20 > 55
600 2.6 0.5 x 0.5 69 < 15 2.1 < 20 > 60
1500 1.1 0.4 x 0.4 69 < 5 5.0 < 20 > 55
2000 0.7 0.3 x 0.3 64 < 3 6.5 < 20 > 55

*1000 kHz

 

由压电陶瓷材料PIC255制成的外径为25mm的1-3环氧树脂复合盘的原型规格

由压电陶瓷材料PIC255制成的外径25mm x TH 1.1mm、针脚尺寸0.4 x 0.4mm、所占体积比例69%的1-3环氧树脂复合盘与由压电陶瓷材料PIC255制成的外径25mm x TH 1.4mm的压电陶瓷盘相比的示例阻抗曲线

可应要求提供定制版本

从选择合适的材料到根据所需规格和应用开发和制造复合材料,PI Ceramic均拥有深厚的专业知识。 除了根据压电陶瓷元件选择复合材料外,还可以定制以下参数:

  • 材料
  • 设计
  • 针脚布局
  • 电极

复合材料的设计变体

除了板、盘、半球体或管等组件外,复合材料还可以制作更复杂的形状,例如表面光滑的波浪形。

可以从软质到硬质>> PZT以及各种排列方式制造复合材料。 因此,除了1-3变体之外,还可提供单个针脚,如2-2排列中的陶瓷排。

电极和复合材料的接触

电极是通过溅射工艺施加到成品复合材料上的。 除铜镍(CuNi)外,还可以使用金(Au)等其他化合物。 例如,既可以制造用于宽带应用的全表面电极,也可以制造单个电极。 如果需要接触,可将绞线或柔性印刷电路板(PCB)粘合到复合材料上。

压电陶瓷元件的应用

作为传感器、促动器和超声换能器,压电陶瓷复合材料可在许多应用中取代固体压电陶瓷。

支持医疗技术应用,例如:

HIFU无切口手术和药物输送
血流计量
超声成像
美容皮肤学

支持工业应用,例如:

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数据表

材质说明

版本/日期
2024-08
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