Page 154 - 《应用声学》2024年第6期

1330 2024 年 11 月

图 8 为不同参数模型下声压聚焦位置示意
图，白色球体为理想参数模型聚焦位置，坐标为 2 材料制备与检测分析
(3.6051, 3.5405, 11.940)，在压电复合材料正上方
2.1 1-3压电复合材料制备及检测
6 mm 附近。红色球体、蓝色球体、绿色球体以
及黄色球体分为左侧中间压电柱单一加厚、加 本文使用切割 -填充法 [15] 制备复合材料，实验
长、加宽以及同时加厚加长加宽 0.08 mm 后的 设备及工艺过程如图9所示。
聚焦位置，坐标分别为 (3.5550, 3.2241, 11.796)、 首先使用石蜡，将直径为 20 mm、厚度为 6 mm
(3.5458, 3.8048, 11.515)、(3.6448, 3.3229, 12.697) 的圆柱形压电陶瓷 (东莞市西喆电子有限公司，
以及(3.6448, 3.3229, 12.697)，可以更加直观发现其 PZT-4) 粘接于树脂陶瓷 -铝载样块上，并固定在
聚焦位置的变化与上文一致。比较聚焦位置总声 划片切割机 (沈阳科晶自动化设备有限公司，SYJ-
压，发现理想模型下声压为16 Pa左右，而其余情况 400CNC) 夹具上，进行切割。在制备过程中，切割
下均在15 Pa左右。 深度保留 0.2 mm 的余量，用于保持压电柱阵型稳
固。在灌封时，将陶瓷放于硅模具内，将质量比为
Z ˗ॷͯᎶ 6 : 1 的 E-51 环氧树脂 (618) 和固化剂 (593) 混合并
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充分搅拌3 min后，倒入硅胶模具内，在真空干燥箱

内抽取真空，并在50 C的环境下固化12 h以上。聚
◦
合物固化后，磨除陶瓷外部多余环氧树脂，以垂直于
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Y
第一次划割的方向进行第二次切割并再次进行聚
⊲
合物填充，实验参数不变。最后研磨去除多余的聚
X
合物和陶瓷未切割层，对压电复合材料上下表面喷
(a) ԍႃܭՌెநᐑཥͯᎶ (b) گಖͯᎶ 涂电极，得到完整的1-3型压电复合材料。最后使用
PV70A阻抗分析仪(北京邦联时代电子科技有限公
图 8 压电复合材料聚焦点
Fig. 8 Piezoelectric composite focus point 司)分析其性能参数。

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(a) ѭҟ᝺ܬ (b) ѭҟ-܍Ѝข҄ܬࢺᓨืሮ
图 9 实验设备及改进的切割 -填充法制备工艺过程图
Fig. 9 Equipment and Improved dice-and-fill preparation process diagram
2.2 单个压电柱制备及测试 同压电柱的谐振频率和阻抗曲线。切割后的单个压
电柱，其厚度为6 mm，长度、宽度为2.11 mm 左右。
按照上文切割方法，以 20 mm/min 的进给速
度、1000 r/min的主轴转速，在0 和90 方向均匀切 2.3 压电柱阻抗结果与分析
◦
◦
割压电陶瓷 7 次。将 36 个压电柱完全分开后，使用 阻抗相位情况如图10所示， 36个压电柱谐振频
PV70A阻抗分析仪对每个压电柱进行检测，得到不 率相近，约为270 kHz，但对数阻抗相位曲线存在杂