多孔无铅压电陶瓷元件、空气耦合多孔无铅超声换能器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了多孔无铅压电陶瓷元件、空气耦合多孔无铅超声换能器及其制备方法，属于超声换能器技术领域。所述元件中孔隙均匀分布，孔隙率为55％

【技术实现步骤摘要】
多孔无铅压电陶瓷元件、空气耦合多孔无铅超声换能器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超声换能器
，尤其涉及多孔无铅压电陶瓷元件、空气耦合多孔无铅超声换能器及其制备方法。

技术介绍

[0002]压电空气耦合超声换能器具有完全非侵入、非接触的优点在无损检测领域(如：食品、医疗、新能源等)有着广泛的应用。传统的压电式空气耦合超声换能器由压电元件、匹配层、背衬、屏蔽接口、信号线、外壳组成(部分探头还带有匹配电路)。压电元件作为实现电信号与超声信号相互装换的核心元件，多制备成1
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3复合压电元件(1代表压电陶瓷一维联通，3代表树脂三维联通)，及将陶瓷片切割成陶瓷柱阵列，并在阵列缝隙中浇注环氧树脂，待树脂固化后磨去多余树脂所得。1
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3复合压电原件能有效降低压电陶瓷的声阻抗，有利于实现压电元件与空气的声阻抗匹配。但由于空气耦合超声换能器1
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3复合压电元件中陶瓷体积分数较高，使其的声阻抗依旧较高达到5～30MRayl，导致超声波只有很少一部分能从空气进入压电元件被接受到，限制了空气耦合超声换能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多孔无铅压电陶瓷元件，其特征在于，所述元件中孔隙均匀分布，孔隙率为55％
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75％，孔结构为Gyroid；其制备方法包括：无铅陶瓷粉经光固化3D打印成多孔压电陶瓷元件。2.根据权利要求1所述的多孔无铅压电陶瓷元件，其特征在于，所述无铅陶瓷粉的化学式为0.51Ba(Zr
0.2
Ti
0.8
)O3‑
0.49(Ba
0.7
Ca
0.3
)TiO3。3.根据权利要求1所述的多孔无铅压电陶瓷元件，其特征在于，所述3D打印还包括：使用Matlab插件设计孔径尺寸，孔的形状与孔隙率。4.根据权利要求3所述的多孔无铅压电陶瓷元件，其特征在于，所述孔的形状包括球形、钻石形中的任意一种。5.权利要求1
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4任一项所述的多孔无铅压电陶瓷元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.无铅陶瓷粉的制备按照化学式0.51Ba(Zr
0.2
Ti0.8)O3‑
0.49(Ba
0.7
Ca
0.3
)TiO3，将BaTiO3，TiO2，CaCO3，ZrO2粉末放入球磨罐中，倒入无水乙醇淹没粉体；将球磨罐放入球磨机中，以260r/min的转速球磨10～14h；烘干后得粉体；将粉体放入坩埚在马弗炉中预烧，预烧时，以4～5℃/min加热速率升温到1220～1250℃保温3～5h；预烧后的陶瓷粉放入球磨罐中并加入无水乙醇，以260r/min的转速球磨20～30h；将球磨浆料烘干12～14h后得到陶瓷粉末，陶瓷粉末过60～100目的筛网，得到3D打印所需的粒径细小且均匀的陶瓷粉体；S2.3D打印多孔无铅压电陶瓷元件将S1制得的陶瓷粉体制成打印浆料，将浆料倒入DLP打印中，使用Matlab插件设计所需的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，周鑫翊，高华昀，谭划，马伟刚，刘凯，肖建中，郭新，
申请(专利权)人：华中科技大学温州先进制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：