《基於超薄單晶的醫用壓電式微加工超聲換能器pMUT的研究》是依託深圳大學，由彭珏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於超薄單晶的醫用壓電式微加工超聲換能器pMUT的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：彭珏
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
腔內超聲診斷成像技術的發展與套用, 對超聲換能器提出了前所未有的高要求：微型化、加工精密化、高解析度等。因此新的換能器結構設計和研製以及一些不同於傳統換能器的新理論、新技術成為了研究熱點。壓電式微加工超聲換能器(pMUT)是其中一種有發展潛力、易於產業化的新研究方向。本項目創新性地將已知材料中具有最優壓電性能的鈮鎂酸鉛鈦酸鉛（PMNT）單晶超薄層運用於pMUT的結構中，進行了基於此單晶的pMUT結構設計與有限元分析，研究了壓電式微加工超聲換能器件的電聲學原理理論，試圖對這一不同於傳統超聲換能器的新型器件在振動模態、能量轉換、聲學匹配、振動衰減等換能器的幾個層面進行理論建構和技術探索，為新型醫用高性能超聲換能器的理論及設計製造技術提供有益補充和創新發展。
結題摘要
腔內超聲診斷成像技術的發展與套用, 對超聲換能器提出了前所未有的高要求：微型化、加工精密化、高解析度等。因此新的換能器結構設計和研製以及一些不同於傳統換能器的新理論、新技術成為了研究熱點。壓電式微加工超聲換能器(pMUT)是其中一種有發展潛力、易於產業化的新研究方向。本課題的主要研究結果，包括創新性地提出了兩種區別於常規矽彈性層結構pMUT的新型結構，一種是電鍍金屬彈性層的雙層pMUT，一種是單壓電層穹頂結構pMUT。分析報導了這兩種新結構的工作原理、振動模態、諧振狀態、機電轉換能力，以及壓電薄層厚度，電極尺寸對換能器性能的影響，結果表明兩種新結構都具備更優的機電轉換性能。進一步，本課題通過選擇單晶合適的組分以及切型，最佳化了單晶用於此類型超聲換能器的綜合性能，並進一步分析研究了單晶壓電薄層的力學、鐵電和壓電性能。根據理論建模仿真結果確定了pMUT換能器的結構參數，利用微機械加工技術成功地製備了高精度（微米級）的壓電薄層pMUT單元及微型陣列結構體，並對器件的各項電學及聲學性能進行表征，研究了結構參數和工藝條件對換能器性能的影響。結果表明新型壓電單晶以及新結構的pMUT，能使傳統換能器性能有較大的提高，充分顯示出PMNT單晶在醫用微型化超聲換能器中具有很好的套用前景，為新型醫用高性能超聲換能器的理論及設計製造技術提供有益補充和創新發展。
