基于无压陶制成的空气合超声波传感器,由数字光处理3D打印制成
Xinyi Zhou1, Weigang Ma1, Huayun Gao1
1School of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
Ultrasonics
|August 13, 2024
概括
数字光处理3D打印可以制造用于超声波传感器的无压电复合陶. 较高的陶体积分数增强了压电特性和传感器性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 陶工程 陶工程
- 声学工程 声学工程
背景情况:
- 压电复合陶对于超声波传感器至关重要,其性能受陶体积分数的影响.
- 优化这些复合材料是提高传感器效率和性能的关键.
研究的目的:
- 通过使用数字光处理 (DLP) 3D打印,研究制造0.5Ba(Zr0.2Ti0.8) O3-0.5(Ba0.7Ca0.3) TiO3 (BCZT) 基的1-3压电复合陶.
- 分析不同陶体积分数对这些复合材料的电机学和声学性能的影响.
- 为了评估使用这些优化的压电复合材料制造的超声波传感器的性能.
主要方法:
- 使用新的DLP3D打印技术,制造1-3种带有多种BCZT陶体积分的压电复合陶 (15.6%至59.5%).
- 压电性质的表征,包括有效压电系数 (d33),声阻抗 (Z) 和厚度电机联接系数 (kt).
- 使用制造的复合陶制造的空气合超声波传感器的准备和测试,测量往返插入损失 (IL) 和-6 dB带宽 (BW-6dB).
主要成果:
- 该DLP工艺被证明适用于制造1-3压电复合陶.
- 59.5%的陶体积分数产生了最高的性能:d33 = 315 pC/N,Z = 16.3 MRayl,和kt = 0.55.
- 使用59.5%陶体积分数的超声波传感器表现出良好的性能,IL = -70.32 dB和BW-6dB = 7.42%.
结论:
- DLP 3D打印提供了一种方便且新的方法来生产无压电陶超声波传感器.
- 优化陶体积分数对于在复合陶中实现卓越的压电和声学性能至关重要.
- 开发的基于BCZT的复合材料显示了先进的超声波传感器应用的巨大潜力.
