Penyelidikan bahan komposit piezoelektrik poksi PZT

Dalam aplikasi praktikal, bahan piezoelektrik transduser seramik piezo perlu mempunyai pekali kohesi elektromekanikal yang tinggi Kt untuk menukar tenaga elektrik dan tenaga mekanikal secara berkesan antara satu sama lain, pada masa yang sama, adalah perlu untuk mengembangkan pekali dielektrik setinggi mungkin untuk menerima tenaga elektrik. Penghantaran lebih cekap; dan kehilangan dielektrik adalah (tans <0.05), kehilangan mekanikal (port faktor kualiti mekanikal adalah mungkin untuk memastikan kepekaan transduser; di samping itu, untuk memastikan bahawa gelombang bunyi yang dipancarkan oleh transduser berada pada antara muka tisu . Apabila air dihantar dan diterima, tenaga digabungkan dengan lebih baik. Impedans akustik kepada antara muka akustik, antara muka yang mungkin perlu menjadi sedekat mungkin dengan gelombang bunyi manusia. boleh melakukan bencana tenaga dengan lebih baik apabila menghantar dan menerima.

Ketebalan seramik piezoelektrik arah pekali kebetulan elektromekanikal Kt adalah kecil (antara 0.4 dan 0.5), pemalar dielektrik diperluas antara 100 dan 2400, kehilangan dielektrik tan adalah <0.02, dan faktor kualiti mekanikal Q adalah antara 10 hingga 1000 berpandu dan zcoustic , zcoustic , zcoustic . menyukarkan untuk melakukan pemadanan impedans akustik. The sensor getaran piezo (polietilena difluorida dan polimernya) mempunyai impedans akustik yang lebih rendah, oleh itu pemadanan impedans bunyi lebih mudah. Bahan-bahan ini mempunyai pekali penglibatan elektromekanikal yang rendah (kt <0.3) dan kehilangan dielektrik yang tinggi (TANS 0.15), supaya transduser filem nipis piezoelektrik menjadikan kepekaan yang lebih rendah. Bahan komposit piezoelektrik mempunyai ciri-ciri seramik dan polimer piezoelektrik, dan pekali kohesi elektromekanikal 0.5 yang besar, yang boleh mencapai 0.6 pekali. nilai impedans boleh mencapai z<7.SMrayl, dan pelbagai pemalar piezoelektrik ) dan kehilangan dielektrik dan mekanikal yang rendah menjadikannya sesuai untuk membuat jalur lebar, transduser ultrasonik kepekaan tinggi.

Pada tahun 1985, Wallace Ardensmith menubuhkan model fizikal mod getaran ketebalan sensor piezoelektrik berfungsi , dan secara teorinya memberikan parameter prestasi komposit piezoelektrik dengan pecahan volum seramik piezoelektrik. Hubungan antara perubahan adalah dalam transduser ultrasound perubatan, bahan piezoelektrik beroperasi dalam mod getaran ketebalan. Pada masa ini, apabila hanya mempertimbangkan mod getaran ketebalan, bahan komposit boleh dianggap setara dengan lebih kurang sebagai bahan piezoelektrik. Mempunyai sifat boleh dipermudahkan dan diandaikan.

(1) Medan elektrik mempunyai komponen hanya dalam arah ketebalan, dan dengan itu bahan dua fasa mempunyai komponen hanya pada paksi Z.
(2) Tegasan melintang dan terikan bahan dua fasa adalah sama .

Ia boleh dilihat daripada struktur mikro komposit bahawa lajur yang disusun secara berkala untuk mencerminkan gelombang perambatan, khususnya apabila ia merambat gelombang bunyi yang bergema dengan lajur. Pada masa ini, gelombang Lamb dan mikrostruktur menghentikan bahan komposit akan membentuk resonans, supaya penerangan bahan komposit adalah sebagai medium isotropik tidak begitu tepat. Untuk memastikan ketepatan model WA Smith dalam menerangkan kristal cakera piezos 3 jenis l, adalah perlu untuk memastikan bahawa komposit piezoelektrik jenis l-3 boleh dianggap sebagai medium isotropik, dan komposit piezoelektrik mencapai frekuensi resonans. Apabila perlu untuk menekan mod getaran sisi spatial sebanyak mungkin, hanya mod getaran ketebalan wujud. Selain itu, keadaan di mana bahan komposit piezoelektrik bergetar hanya dalam arah ketebalan.

Ia boleh dilihat bahawa pemalar dielektrik bahan komposit l-3 pada asasnya meningkat dengan pecahan volum pengimbas tiub piezoelektrik. Ia mempunyai trend pertumbuhan linear, dan pemalar dielektrik berbeza dengan fasa piezoelektrik dan tidak dipengaruhi oleh bentuk keratan rentas cincin piezoelektrik. Iaitu, dalam pecahan volum yang sama, susunan fasa piezoelektrik adalah dalam fasa bukan piezoelektrik disepadukan dengan keseluruhan bahan komposit. Pemalar elektrik tidak mempunyai kesan.