[发明专利]超声波传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种超声波传感器的制备方法，包括以下步骤：建立压电层的三维模型。制备用于制作所述压电层的压电陶瓷浆料。采用3D打印机按照所述三维模型以所述压电陶瓷浆料为材料打印形成压电层实体；对所述压电层实体进行高温烧结得到陶瓷基体。向所述陶瓷基体的间隙及所述陶瓷基体的外侧填充聚合物以形成半成品压电复合材料。打磨所述半成品压电复合材料以形成所述超声波传感器。本发明实施方式的超声波传感器的制备方法采用3D打印快速成型工艺具有无需模具、较少的机械加工、无需机械切割、可以随时调整设计、不受形状限制，进而避免因切割陶瓷而导致超声波传感器产生裂纹。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，具体涉及一种超声波传感器的制备方法。

背景技术

超声波传感器一般采用1-3型复合压电材料制成，1-3型复合压电材料成型过程中，一般先烧结形成陶瓷块，然后切割陶瓷，再填充聚合物形成1-3型复合压电材料，其中由于陶瓷较脆，导致切割陶瓷过程中易产生裂纹，陶瓷切割效率低。

发明内容

本发明的实施例提供一种超声波传感器的制备方法。

本发明实施方式的超声波传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立压电层的三维模型；

制备用于制作所述压电层的压电陶瓷浆料；

采用3D打印机按照所述三维模型以所述压电陶瓷浆料为材料打印形成压电层实体；

对所述压电层实体进行高温烧结得到陶瓷基体；

向所述陶瓷基体的间隙及所述陶瓷基体的外侧填充聚合物以形成半成品压电复合材料；

打磨所述半成品压电复合材料以形成所述超声波传感器。

在某些实施方式中，所述压电层实体包括基底及设置在所述基体上的多个压电柱，所述多个压电柱等间距分布。

在某些实施方式中，所述压电陶瓷浆料为包括预混液、光固化剂、分散剂及压电陶瓷粉组成的混合物。

在某些实施方式中，所述预混液为包括硅溶胶、丙三醇、丙烯酰胺及亚甲基双丙烯酰胺组成的混合物。

在某些实施方式中，所述光固化剂的材料包括2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯及聚氨酯丙烯酸酯等中的任意一种。

在某些实施方式中，所述压电陶瓷粉的材料包括PZT-4、PZT-5、PZT-8等PZT体系中的任意一种。

在某些实施方式中，所述3D打印机包括紫外线光源，所述紫外线光源用于照射所述压电陶瓷浆料。

在某些实施方式中，所述高温烧结的温度范围在1200℃-1350℃，高温烧结时间为4个小时。

在某些实施方式中，所述填充的聚合物的材料包括环氧树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等中的任意一种。

在某些实施方式中，打磨所述半成品压电复合材料以形成所述超声波传感器的步骤，包括：磨平所述基底并打磨所述半成品压电层表面。

本发明实施方式的超声波传感器的制备方法采用3D打印快速成型工艺具有无需模具、较少的机械加工、无需机械切割、可以随时调整设计、不受形状限制，进而避免因切割陶瓷而导致超声波传感器产生裂纹。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的超声波传感器的结构示意图。