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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04118/
• 关键词: 圧電高分子材料; 空中超音波; トランスデューサ; 高周波数; 音響整合材; 効率向上; 非破壊検査; 透過画像; 圧電高分子; 音響整合層; 非接触; 超音波画像

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, に is engaged in ける non-contact による non-breaking 壊検 to investigate ける, に in engineering, に in medicine, <s:1>, and important な topics に である である. Now, in the air, there are で rows of われる general な non-destructive 壊検 examination devices and X-ray devices による が が almost である である. X-ray <s:1> was exposed to have や regulated があるため simplified 単に to set up で で る る devices で で な な で. Youdaoplaceholder0 で で で, in this study, で <s:1> ultrasound (high-frequency)による, non-destructive 壊検 device を was developed する とである とである とである とである. は this year, the main と し て 圧 electric macromolecule material で あ る P (VDF/TrFE) (75/25 mol %) に よ る high-performance 圧 electric membrane の open 発 と, high frequency (2 MHZ) で action す る air ultrasound with ト ラ ン ス デ ュ ー サ の high-performance に key を buy い た. The <s:1> <s:1> 2 するために <e:1> project を is currently するために and ①従 is used for a long time to <s:1> handle を line った. こ れ は, P (VDF/TrFE) の crystallization (electric 気 mechanical combination coefficient numerical) rising を さ せ る た め と, electrode を and ね る metal substrate に, 圧 electric membrane を very に indiscrete さ せ る た め の engineering で あ る (metal substrate と 圧 electric membrane between で less し で も stripping が 発 raw す る と performance が extremely low に す る). (2) the foregoing の 圧 を electric membrane with い て, 2 MHZ ultrasound with air ト ラ ン ス デ ュ ー サ を open 発 し, strength numerical お よ び a difference (10 MHZ 検 out タ イ プ) に よ る collection of integrated circuit (IC) の non-contact に よ る through portrait form を try み た. High-performance の ト ラ ン ス デ ュ ー サ の open 発 に は, シ リ コ ー ン system contains を む others 々 な ポ リ マ ー is の acoustics integration material と し て using し, performance up を survey し た. こ の results, high degree of indiscrete の い P (VDF/TrFE) が ら れ た が, to want to よ り も hot 処 Richard how many high temperature が く な り, 従 の 圧 electric membrane と の big き な poor は see い out せ な か っ た. High-performance の P (VDF/TrFE) ト ラ ン ス デ ュ ー サ open 発 と し て, シ リ コ ー ン ゴ ム · ウ レ タ ン material な ど を acoustics integration layer と し て in い た が, ま だ, see very な performance の upward は ら れ て い な い.

项目成果

2MHz焦点型圧電高分子トランスデューサを用いた空中超音波によるIC内部の位相差画像形成

使用航空超声波使用 2MHz 聚焦压电聚合物换能器在 IC 内形成相衬图像

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuya Yamaguchi;Pham Tien Dat et al.,;Pham Tien Dat et al.,;Pham Tien Dat et al.,;Pham Tien Dat et al.,;高橋貞幸
• 通讯作者: 高橋貞幸