[发明专利]一种压电振子制备方法及应用该方法制备的压电振子

说明书

技术领域

本发明涉及压电超声换能技术领域，具体涉及一种压电振子的制备方法。

本发明还涉及一种应用该压电振子制备方法制备的压电振子。

背景技术

压电振子是压电超声换能器中的关键部件，压电超声换能器可通过压电振子的逆压电效应和压电效应产生和接收超声波信号。现有技术中1-3型复合结构的压电振子具有比较优异的性能，其基本结构为压电陶瓷柱或压电单晶柱排列在聚合物基体中，该结构的压电振子具有优良的压电各向异性、较低的声阻抗和机械品质因子、较高的机电耦合系数和压电常数，适合于生物医学图像诊断、工业无损检测、水下声纳等领域的超声换能器，实现换能器的大带宽和高灵敏度。

目前，已有不少研发和应用涉及1-3型复合结构压电振子的技术，然而，现有的技术一般都需要在复合结构压电振子的表面制备电极，复合结构压电振子是由无机非金属压电材料和有机聚合物材料复合而成的，在性质完全不同的两种材料表面同时制备附着力良好且均匀一致的金属电极一直是工艺上的难点，容易带来工艺上的不稳定性，这在一定程度上限制了1-3型复合结构的应用。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种具有普通复合材料的声阻抗低、机电转换性能高等优点的，且避免了在性质完全不同的两种材料表面同时制备附着力良好且均匀一致的金属电极的压电振子制备方法。

本发明的目的还在于提供一种应用该压电振子制备方法制备的具有平整度高，在受热和外力冲击下不易变形等优点，从而获得较优的声学性能和压电性能的压电振子。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的一种压电振子的制备方法，包括：

准备压电块材，所述压电块材的上下端面平整且平行；

在压电块材的上下端面制备电极并对该电极进行极化；

对压电块材按第一方向线进行切割，得到多个第一方向槽，其中，所述第一方向槽的深度小于压电块材的厚度；

将压电块材上下端面翻转，对其按第二方向线进行切割，得到多个与第一方向槽垂直的第二方向槽，其中，所述第二方向槽的深度小于压电块材的厚度；

对压电块材进行划切，获取所需的压电振子；

其中，对压电块材进行横向线切割之后，还包括对压电块材的第一方向槽内灌注聚合物，并固化聚合物；对压电块材进行纵向线切割之后，还包括对压电块材的第二方向槽内灌注聚合物，并固化聚合物。

作为本发明的一种改进，所述第一方向槽或者/和第二方向槽的深度大于压电块材厚度的9/10。

作为本发明的进一步改进，所述相邻两个第一方向槽或者/和第二方向槽的宽度一致。

作为本发明的更进一步改进，所述相邻第一方向槽或者/和第二方向槽之间保留的压电块材宽度小于压电块材厚度的1/2。

进一步的，所述第一方向槽的宽度、深度与所述第二方向槽的宽度、深度相同。

作为本发明一种优选的实施方式，所述第一方向槽或者第二方向槽的宽度w,相邻两个第一方向槽或者第二方向槽的宽度p满足0.4 < p²/(p+w)² < 0.9。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述对压电块材的第一方向槽或者第二方向槽内灌注聚合物，并固化聚合物的步骤为：

将所述横向线或者纵向线切割之后的压电块材放置在灌胶模具中，将具有流动性的聚合物倒入灌胶模具中，聚合物液面高于压电块材的上端面；

将灌胶模具置于真空中去除聚合物中的气泡，再将一个压具放置在压电块材上，压具的面积大于压电块材的面积，对压具施加压力压紧压电块材，挤出压电块材上下端面电极表面覆盖的聚合物；

将灌入的聚合物固化，将压电块材从灌胶模具中取出，切除压电块材四边凸起的聚合物。