符合规范的大面积单晶压晶复合材料,具有用于声传感器的高性能
Nanxiang Jia1, Ting Wang1, Li Ning1
1School of Electronic and Information Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi 710049, China.
ACS applied materials & interfaces
|July 20, 2023
概括
研究人员使用3D打印方法开发了一种大面积,符合规格的单晶压电复合材料. 这种先进的材料显著提高了声传感器的性能,为下一代设备提供了优越的带宽和传输电压响应.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 声学工程 声学工程
- 压电复合材料 压电复合材料
背景情况:
- 大面积和整体压电元件对于先进的声学传感器至关重要,需要高功率和广泛的检测范围.
- 与传统材料相比,单晶压晶复合材料具有优越的压电和电机性能,但由于材料的脆弱性和异构性,制造它们的大型,合规形状仍然具有挑战性.
研究的目的:
- 为了克服制造方面的挑战,并开发大面积,合规的单晶压电复合材料.
- 为了研究使用这些新型复合材料的声学传感器的性能.
主要方法:
- 使用修改的3D打印辅助插入方法制造一个大面积 (160 × 50mm2) 符合规格的单晶压电复合材料,曲角度为162°.
- 复合材料压电性能的表征,包括厚度电机合系数 (k_t) 和压电系数 (d_33).
- 基于开发的复合材料设计和测试声传感器,评估其传输电压响应和带宽.
主要成果:
- 成功制造了一个大面积的,合规的单晶压电复合材料.
- 实现了高性能指标:k_t为85%,d_33为1150 pC/N,超过了现有的大面积压复合材料.
- 由此产生的声传感器表现出高传输电压响应 (171.8dB) 和显著改善的带宽 (60kHz在-3dB) 与陶压复合材料传感器相比.
结论:
- 经过修改的3D打印方法可以生产高性能,复杂形状的单晶压电复合材料.
- 这些复合材料对下一代声学传感器非常有希望,提供增强的功率和检测能力.
- 这项工作为先进的压电材料在苛刻的声学应用中铺平了道路.
