基于软模法制备1-3型压电复合材料及高频医用超声换能器

高频医用超声成像技术因其高空间分辨率而被广泛应用于人体组织的精细结构观察，其中高频超声换能器的核心材料是1-3型压电复合材料。采用软模板法直接烧结了锆钛酸铅(PZT)压电微柱阵列，进而制备PZT/环氧1-3型压电复合材料，并对其进行了微观结构观察和电学性能表征。材料微观结构完整，机电耦合系数达到0.64。采用此复合材料制备了中心频率为20 MHz的高频超声换能器。采用脉冲回波法对换能器进行了性能和声场测试，并利用其对人体皮肤进行了超声成像，换能器的插入损耗、带宽分别为13.1 dB和84.2%。结果表明，软模法制备的1-3型压电复合材料能使高频超声换能器兼具低插入损耗和大带宽，这为高性能高频医用超声换能器提供了一种低成本、高效率的商业化制备方法。