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高性能圧電高分子と音響整合層による高周波空中超音波トランスデューサの開発と応用

采用高性能压电聚合物和声匹配层的高频机载超声换能器的研制与应用

基本信息

批准号：
22K04118
负责人：
高橋貞幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

空気中に於ける非接触による非破壊検査は、工学的にも医学的にも重要な課題の一つである。現在、空気中で行われる一般的な非破壊検査装置は、X線装置によるものが殆どである。X線は被爆や規制があるため簡単に設置できる装置ではない。そこで、本研究では超音波(高周波)による、非破壊検査装置を開発することである。本年度は、主として圧電高分子材料であるP(VDF/TrFE)(75/25mol%)による高性能圧電膜の開発と、高周波数(2MHz)で動作する空中超音波用トランスデューサの高性能化に重点を置いた。この2つの項目を実現するために、①従来よりも長時間の熱処理を行った。これは、P(VDF/TrFE)の結晶化(電気機械結合係数値)を上昇させるためと、電極を兼ねる金属基板上に、圧電膜を十分に密着させるための工程である(金属基板と圧電膜間で少しでも剥離が発生すると性能が極度に低下する)。②前述の圧電膜を用いて、2MHz用空中超音波トランスデューサを開発し、強度値および位相差(10MHz検出タイプ)による集積回路（IC)の非接触による透過画像形成を試みた。高性能のトランスデューサの開発には、シリコーン系を含む様々なポリマー系の音響整合材として利用し、性能向上を調査した。この結果、密着度の高いP(VDF/TrFE)が得られたが、予想よりも熱処理温度が多少高くなり、従来の圧電膜との大きな差は見い出せなかった。高性能のP(VDF/TrFE)トランスデューサ開発として、シリコーンゴム・ウレタン材などを音響整合層として用いたが、まだ、十分な性能の向上は見られていない。

In the air, non-contact, non-destructive research, engineering, and medicine are important topics. Now, in the air, the general non-destructive inspection device is opposite to the X-ray device. X-ray explosion regulation, simple settings, devices, etc. In this study, ultrasonic waves (high frequency waves) and non-destructive detection devices were developed. This year, the main focus is on the development of high-performance piezoelectric films, high-frequency (2MHz) operation, and high-performance applications for airborne ultrasound, including P(VDF/TrFE)(75/25 mol %). 2. The heat treatment for a long time is carried out. The crystallization (electro-mechanical bonding coefficient) of P(VDF/TrFE) is increased, and the performance of the electrode and the metal substrate is extremely low. (2) Non-contact transmission image formation of integrated circuit (IC) using aerial ultrasonic wave at 2MHz and 2MHz. The development of high-performance audio systems, including the use of audio integration materials, performance upward investigation The result is that the density of P(VDF/TrFE) is high, and the heat treatment temperature is high. The difference between the voltage film and the heat treatment temperature is large. High performance P(VDF/TrFE) components can be integrated into the acoustic integration layer, and the performance can be improved.