【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及超聲換能器，特別是涉及一種聲匹配層及其制備方法和水聲換能器。
技術(shù)介紹
1、超聲換能器是一種把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波，并且又能把超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的器件，被廣泛應(yīng)用于水聲應(yīng)用中，如聲納、探魚(yú)等。超聲換能器通常包括背襯、壓電材料和匹配層。其中，匹配層的作用就是為了解決介質(zhì)與壓電材料聲阻抗不匹配的問(wèn)題，進(jìn)而提高換能器靈敏度。然而，當(dāng)超聲換能器用于水聲應(yīng)用中時(shí)，由于壓電材料的聲阻抗為35mrayl左右，水的聲阻抗在1.5mrayl左右，導(dǎo)致這種聲阻抗的不匹配會(huì)導(dǎo)致能量很難傳輸?shù)剿腥ァ?/p>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對(duì)如何解決壓電材料和水的聲阻抗不匹配的問(wèn)題，提供一種聲匹配層及其制備方法和水聲換能器。
2、一種聲匹配層，包括聚酰亞胺水凝膠和pzt粉末，所述pzt粉末鑲嵌在所述聚酰亞胺水凝膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)中。
3、本專利技術(shù)技術(shù)方案的聲匹配層為聚酰亞胺水凝膠和pzt粉末的復(fù)合物，其中，聚酰亞胺水凝膠的聲阻抗和水的聲阻抗差不多，都較小，因此聚酰亞胺水凝膠有利于降低整個(gè)聲匹配層的聲衰減；pzt粉末用于提高整個(gè)聲匹配層的聲阻抗。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本專利技術(shù)技術(shù)方案的聲匹配層的聲阻抗能夠達(dá)到理想的數(shù)值(7.3mrayl左右)，從而解決壓電材料和水的聲阻抗不匹配的問(wèn)題。
4、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述pzt粉末的粒徑為20納米～500納米。
5、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述聚酰亞胺水凝膠與所述pzt粉末的質(zhì)量比為100：(1～50)。>
6、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述聲匹配層的聲阻抗為3mrayl～9mrayl。
7、一種聲匹配層的制備方法，包括如下步驟：
8、將二酐和二胺溶于有機(jī)溶劑中，得到第一混合液；
9、將所述第一混合液和交聯(lián)劑混合均勻，得到第二混合液；
10、將所述第二混合液、縮水劑和催化劑混合均勻，得到第三混合液；
11、將所述第三混合液和pzt粉末混合均勻，得到第四混合液；以及
12、將所述第四混合液進(jìn)行老化處理，得到聲匹配層；所述聲匹配層包括聚酰亞胺水凝膠和pzt粉末，所述pzt粉末鑲嵌在所述聚酰亞胺水凝膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)中。
13、本專利技術(shù)技術(shù)方案的聲匹配層的制備方法工藝簡(jiǎn)單，制備得到的聲匹配層為聚酰亞胺水凝膠和pzt粉末的復(fù)合物。其中，聚酰亞胺水凝膠的聲阻抗和水的聲阻抗差不多，都較小，因此聚酰亞胺水凝膠有利于降低整個(gè)聲匹配層的聲衰減；pzt粉末用于提高整個(gè)聲匹配層的聲阻抗。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本專利技術(shù)技術(shù)方案的聲匹配層的制備方法制備得到的聲阻抗能夠達(dá)到理想的數(shù)值(7.3mrayl左右)，從而解決壓電材料和水的聲阻抗不匹配的問(wèn)題。
14、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述二酐、所述二胺、所述交聯(lián)劑、所述縮水劑與所述催化劑的摩爾比為1：(1～2)：(1～3)：8：8。
15、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述二酐選自聯(lián)苯四甲酸二酐與均苯四甲酸二酐中的至少一種；
16、所述二胺選自二氨基二苯醚、對(duì)苯二胺與雙苯胺對(duì)二甲醚中的至少一種；
17、所述有機(jī)溶劑選自dmf與nmp中的至少一種；
18、所述交聯(lián)劑選自btc、tab與oaps中的至少一種；
19、所述縮水劑為乙酸酐；
20、所述催化劑為吡啶。
21、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一混合液的質(zhì)量百分比濃度為5％～20％；
22、所述第四混合液的質(zhì)量百分比濃度為5％～50％。
23、在一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方式中，將所述第一混合液和交聯(lián)劑混合均勻的操作為：向所述第一混合液中加入交聯(lián)劑，攪拌5min～30min；
24、將所述第二混合液、縮水劑和催化劑混合均勻的操作為：向所述第二混合液中加入縮水劑和催化劑，攪拌5min～30min；
25、將所述第三混合液和pzt粉末混合均勻的操作為：向所述第三混合液中加入pzt粉末，攪拌3min～5min；
26、所述老化處理的時(shí)間為12小時(shí)～24小時(shí)。
27、一種水聲換能器，包括上述任一的聲匹配層。
28、本專利技術(shù)技術(shù)方案的水聲換能器包括上述聲匹配層，聲匹配層為聚酰亞胺水凝膠和pzt粉末的復(fù)合物。其中，聚酰亞胺水凝膠的聲阻抗和水的聲阻抗差不多，都較小，因此聚酰亞胺水凝膠有利于降低整個(gè)聲匹配層的聲衰減；pzt粉末用于提高整個(gè)聲匹配層的聲阻抗。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本專利技術(shù)技術(shù)方案的聲匹配層的聲阻抗能夠達(dá)到理想的數(shù)值(7.3mrayl左右)，從而解決壓電材料和水的聲阻抗不匹配的問(wèn)題。
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1.一種聲匹配層，其特征在于，包括聚酰亞胺水凝膠和PZT粉末，所述PZT粉末鑲嵌在所述聚酰亞胺水凝膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配層，其特征在于，所述PZT粉末的粒徑為20納米～500納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配層，其特征在于，所述聚酰亞胺水凝膠與所述PZT粉末的質(zhì)量比為100：(1～50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配層，其特征在于，所述聲匹配層的聲阻抗為3Mrayl～9Mrayl。
5.一種聲匹配層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲匹配層的制備方法，其特征在于，所述二酐、所述二胺、所述交聯(lián)劑、所述縮水劑與所述催化劑的摩爾比為1：(1～2)：(1～3)：8：8。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲匹配層的制備方法，其特征在于，所述二酐選自聯(lián)苯四甲酸二酐與均苯四甲酸二酐中的至少一種；
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲匹配層的制備方法，其特征在于，所述第一混合液的質(zhì)量百分比濃度為5％～20％；
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲匹配層的制備方法，其
10.一種水聲換能器，其特征在于，包括權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的聲匹配層。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種聲匹配層，其特征在于，包括聚酰亞胺水凝膠和pzt粉末，所述pzt粉末鑲嵌在所述聚酰亞胺水凝膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配層，其特征在于，所述pzt粉末的粒徑為20納米～500納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配層，其特征在于，所述聚酰亞胺水凝膠與所述pzt粉末的質(zhì)量比為100：(1～50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲匹配層，其特征在于，所述聲匹配層的聲阻抗為3mrayl～9mrayl。
5.一種聲匹配層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲匹配層的制備方法，其特征在于，所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樓曉鳴，曹文武，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇省聲學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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