1-3複合材料の準備と適用を調査します

圧電複合材料とは何ですか？

圧電複合材料は、産業の非破壊検査、医療診断、生物医学工学など、さまざまな分野で広範な用途を持つ重要なクラスの材料です。

これらの材料のコアは、電気機械的結合係数、電気性、老化抵抗、帯域幅に関連する特性を示す圧電成分です。これらのプロパティは、さまざまなアプリケーションエリアの多様なパフォーマンス需要を満たすために継続的に進化してきました。

ただし、さまざまなアプリケーションドメインにはさまざまな要件があることに注意することが不可欠です。たとえば、産業用超音波検査では、高感度と信号対雑音比を持つ圧電材料が必要になりますが、水中ソナーシステムには、水と堅牢な静水圧性能とインピーダンスマッチングが必要です。その結果、研究者はこれらの多様な要件に応えるために、圧電材料の開発に取り組んできました。

1〜3の圧電複合材料とは何ですか？

1-3圧電複合材料は、産業の非破壊検査、医療診断、生物医学工学など、さまざまな用途で使用される高度な材料のクラスです。これらの複合材料は、特定の構成で非ピエゾ電気材料と組み合わせることにより、圧電要素の性能を向上させるように設計されています。

1-3タイプ圧電複合材料

名前 '1-3 'は、これらの複合材料内の特定の接続パターンを指します。 1〜3構成では、圧電位相が優勢であり、非薄膜電気マトリックス内に埋め込まれた離散的な細長い要素を形成します。この配置により、複合材料のプロパティを制御することができ、その特性の調整が異なるアプリケーションの特定の要件を満たすことができます。

1-3ピエゾ電気複合材料は、パフォーマンスと製造の点で独自の利点のために好まれています。これらの材料の開発における主な目標は、さまざまなアプリケーションの特定の要求を満たすために、感度、信号対雑音比、およびその他の関連する特性を高めることです。

1〜3個の圧電複合材料の概念は、圧電材料の分野に革命をもたらし、幅広い産業に多用途で効果的なソリューションを提供しています。それらのカスタマイズされたプロパティと革新的な構成により、多くの最先端の技術に不可欠なコンポーネントが作成され、非破壊検査、医療診断、水中ソナーシステムなどの分野で使用されるデバイスの精度と効率が向上しました。

1〜3の圧電複合材料の製造プロセス

1-3圧電複合材料は、ポリマーマトリックス内の圧電セラミック柱の制御された配置を可能にするさまざまな製造プロセスを通じて作成されます。 1〜3の圧電複合材料を生産するための一般的に使用される技術は次のとおりです。

金型鋳造方法

この方法は、確立された広く使用されているアプローチです。型の目的のパターンに従ってセラミック柱を配置することが含まれます。次に、エポキシ樹脂などのポリマーが真空環境で金型に注がれ、適切な含浸が確保されます。

複合材はその後、高温で硬化し、材料は目的の厚さに合わせて切断または粉砕されます。電極が添加され、複合材料を分極して最終的な1〜3の圧電複合材料を作成します。セラミック柱の配置は、定期的または不規則であり、設計の柔軟性を提供します。ただし、セラミックの脆性は低い降伏率につながる可能性があります。

1-3タイプ長方形複合材料

カットアンドフィル方法

この方法は比較的単純であり、極性化された圧電セラミックを均一なサイズの柱に切断することを伴います。次に、これらの柱は金型に配置され、エポキシ樹脂に埋め込まれます。

真空が適用され、複合材が硬化します。埋め立てられていないエリアは、最終製品を作成するために根拠があります。この方法のセラミック柱は、75〜100μmと同じくらい細かく、サイズを正確に制御できるようになります。ただし、この手法は、材料の廃棄物のために費用がかかる場合があります。

これらの2つの方法は、1〜3の圧電複合材料の生産に使用される主要なアプローチです。彼らは、設計の柔軟性と圧電セラミック柱の配置に対する制御のバランスを提供します。製造方法の選択は、特定のアプリケーション、必要な材料特性、コストに関する考慮事項などの要因に依存する場合があります。

1〜3の圧電複合材料の用途

1-3圧電複合材料は、独自の特性と多用途の設計オプションにより、さまざまな分野で重要な用途を発見しました。 1〜3の圧電複合材料の重要なアプリケーション領域の一部を次に示します。

ソナーおよび水中の音響： 1-3圧電複合材料は、水中トランスデューサーとソナーシステムの開発に広く使用されています。高い信号対雑音比、強い静水圧性能、および水との一致するインピーダンスを提供する能力は、水中の音響アプリケーションに最適です。

超音波トランスデューサー： 産業用非破壊的検査と医療診断では、超音波トランスデューサーで1〜3の圧電複合材料が採用されています。高感度や広い帯域幅などの設計の柔軟性とパフォーマンスの向上は、イメージングと信号の品質の向上に貢献しています。

超音波トランスデューサー

生物医学超音波イメージング： これらの材料は、特に医療診断のための超音波トランスデューサーの開発において、生物医学工学に有望な役割を果たしています。集中トランスデューサーに1〜3の圧電複合材料を使用すると、帯域幅、電気機械的変換効率が向上し、インピーダンスが低下し、高強度の焦点を絞った超音波（HIFU）医療機器の性能が向上します。

要約すると、1〜3個の圧電複合材料が、水中音響、超音波検査、生物医学イメージング、高温用途など、さまざまな分野で顕著になりました。デザインの柔軟性とパフォーマンス特性の強化の独自の組み合わせにより、多様なドメインでのトランスデューサーとイメージングシステムの機能を改善するための貴重な素材となります。