一种面向医疗使用的全印刷柔性超声换能器
时间: 2023-11-29 01:55:08 | 作者: 爱游戏电竞app
和确诊中起着至关重要的效果。超声设备的非电离特性和高穿透才能使其成为安全、无创和长期查看人体安排的抱负东西。
据麦姆斯咨询报导，近期，格拉茨工业大学（Graz University ofTechnology）等安排的研讨人员展现了一种全印刷的单通道柔性超声换能器，其经过喷墨和丝网印刷相结合的办法制备，具有快速、可定制和经济高效等优势。该超声换能器能够在惯例医疗超声体系带宽频率规模内谐振，能够一起作为超声发射器和接纳器。研讨人员在频率为13.6 ± 0.6 MHz时完结了高于1 W cm⁻²的声功率，与传统锆钛酸铅（PZT）超声换能器的功能适当，有望使用于表皮和可穿戴电子科技类产品。相关研讨成果已发表于Advanced Materials Technologies期刊。
这种超声换能器的制作结合了两种印刷办法——喷墨印刷用于制备银电极，丝网印刷用于制备聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P(VDF-TrFE)）压电聚合物。研讨人员经过调整液滴距离来操控银电极的厚度，并亲近操控厚度改变，避免影响超声换能器的谐振行为。此外，因为选用手艺丝网印刷或许随同一些技能问题，因而还采取了一些慎重的战略。此项研讨中，在优化的温度（60°C）下，研讨人员完结了润滑均匀的油墨层。单层P(VDF-TrFE)的厚度取决于油墨的固有性质（如粘度）和印刷参数。一起，丝网印刷的网孔数也约束了经过网孔的油墨量。因而，经过触针式轮廓仪丈量评价，得出依据油墨和丝网印刷制备的单层P(VDF-TrFE)的均匀厚度约为2 ± 0.2 μm。
这种全印刷超声换能器具有多种优势，这中心还包含低曲折半径（约3.5 mm）、可印刷性以及细密厚度（约75 μm）。除了优异的资料特性外，该超声换能器在频率带宽、谐振峰方位、声功率以及发射和接纳声波的才能方面也具有优势。因为资料本钱低、制作的完好进程相对简略、非经常性投入较为适中，因而，这种具有本钱效益的技能办法有望用于批量化出产。此外，所开发的极化工艺能够在必定程度上完结约为100 V µm⁻¹的高极化场，然后可获得高Pr值（6.39 ± 1.16 µC cm⁻²）。
研讨人员演示了该全印刷超声换能器在医疗超声领域中的使用，其谐振峰值最低约为14 MHz。此外，研讨人员选用商用功率计来丈量换能器的声功率，依据成果得出，该超声换能器完结了高于1 W cm⁻²的声功率，可与传统压电陶瓷超声换能器相媲美。此外，在此频率下进行的声发射和捕捉试验，证明了这种全印刷超声换能器能够经过模仿人体安排的水凝胶资料，完结超声信号的发射和接纳。总的来说，这些成果证明了该全印刷超声换能器在医疗超声使用中的潜在适用性，例如接连超声成像、心血管监测等。
总归，这项研讨工作提出的制作战略成功完结了具有可调谐振特性的全印刷超声换能器，经过结合喷墨和丝网印刷的办法，研讨人员成功制备了具有可调厚度压电层的超声换能器。有必要留意一下的是，这项研讨工作初次展现了该全印刷超声换能器在医疗超声规模（小于15 MHz）内的优异功能（声功率高于1 W cm⁻²），未来有望使用于表皮和可穿戴。这些研讨成果为柔性超声换能器的逐渐开展奠定了坚实的根底。
