【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及材料，特別涉及一種壓電復合材料，其制備方法及超聲換能器。
技術介紹
1、超聲治療是利用超聲波的機械效應、空化效應和熱效應等特性，針對某些疾病的治療手段，其中，高強度聚焦超聲(high?intensity?focused?ultrasound,hifu)是一種能夠治療體內深部和淺表層腫瘤的微無創技術，尤其是在子宮肌瘤、肝癌、胰腺癌等多種良惡性實體瘤的治療中起到了重要作用。通常情況下，高強度聚焦超聲治療技術使用具有特殊可聚焦幾何形狀的高功率超聲換能器作為治療設備的核心元件，這種換能器是一種基于逆壓電效應而制成的一種實現電能與聲能相互轉換的功能性器件。
2、壓電復合材料是指由至少一種壓電相材料與非壓電相材料按照特定連通方式組合在一起構成的具有壓電效應的材料，是超聲換能器的關鍵核心材料。按照各相材料的連通性(即各相材料在空間分布上的自我相連方式)，可將兩相壓電復合材料分成0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3等多種類型，通常，第一個數字表示壓電相，第二個數字表示非壓電相。
3、其中，1-3壓電復合材料是新一代超聲換能器的關鍵核心材料，具有聲阻抗低、機電耦合系數高等優點，是水聽器、醫學成像、無損檢測等方面換能器的重要材料。1-3壓電復合材料陶瓷由壓電陶瓷和高分子聚合物復合而成，其中由壓電陶瓷壓電效應產生變形形成超聲波，因此，壓電陶瓷稱為主動相，高分子聚合物稱為被動相。
4、然而，高分子聚合物的軟化點較低、熱膨脹性較大、熱擴散性較差，使得1-3型壓電復合材料存在壓電陶瓷相與高
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供壓電復合材料、其制備方法及超聲換能器，用于解決現有的1-3型壓電復合材料熱穩定性不佳的技術問題。
2、在本專利技術的一示例性實施例中，本專利技術提供一種壓電復合材料，所述壓電復合材料由主動相和被動相構成，所述被動相包括環氧樹脂、填料和固化劑，所述填料包括云母粉、玻璃微珠和氮化硼中的至少一種。
3、在本專利技術的一示例性實施例中，所述主動相包括壓電陶瓷。
4、在本專利技術的一示例性實施例中，所述環氧樹脂包括雙酚a型環氧樹脂。
5、在本專利技術的一示例性實施例中，所述被動相中，所述填料的占比為0.02wt％-40wt％，優選為0.02wt％-35wt％。
6、在本專利技術的一示例性實施例中，所述固化劑包括胺類固化劑。
7、在本專利技術的一示例性實施例中，所述被動相中，固化劑與環氧樹脂的質量比為1-3：5，優選為1.5-3：5。
8、在本專利技術的一示例性實施例中，所述主動相與環氧樹脂的體積比為30-80：100，優選為30-65：100。
9、在本專利技術的一示例性實施例中，所述填料包括云母粉、玻璃微珠和氮化硼。
10、在本專利技術的一示例性實施例中，云母粉、玻璃微珠與氮化硼的質量比為10-15：5-10：5-15，優選為10-12：8-10：5-12。
11、在本專利技術的一示例性實施例中，所述被動相還包括添加劑，所述添加劑包括增韌劑和偶聯劑中的至少一種。
12、在本專利技術的一示例性實施例中，所述增韌劑包括含羥基、酯基及醚基的聚合物。
13、在本專利技術的一示例性實施例中，所述偶聯劑包括硅烷偶聯劑。
14、在本專利技術的一示例性實施例中，所述被動相中，所述添加劑的占比為0.02wt％-13wt％，優選為0.05wt％-12wt％。
15、此外，專利技術人還發現，采用現有的工藝制備壓電復合材料，存在易開裂、變形等情形。
16、為解決上述采用現有的工藝制備壓電復合材料，存在易開裂、變形等情形的技術問題，在本專利技術的一示例性實施例中，本專利技術還提供如上所述的壓電復合材料的制備方法，所述制備方法包括：
17、將主動相切割后清洗、烘干后置于灌縫模具中；
18、將填料加入環氧樹脂中，攪拌均勻后加入固化劑，得到混合物，將所述混合物倒入所述灌縫模具中，將縫隙填滿，脫氣，隨后置于烘箱中進行恒溫處理，待混合物表面固化后加工至預設厚度，再次加熱至混合物完全軟化，然后將其放入成型模具中，待完全固化后取出。
19、在本專利技術的一示例性實施例中，所述恒溫處理包括：先于35±5℃下恒溫處理2-4h，接著于40±5℃下恒溫處理1-2h，優選地，先于35±3℃下恒溫處理2.5-4h，接著于40±3℃下恒溫處理1.5-2h。
20、在本專利技術的一示例性實施例中，加熱至60±5℃，優選為60±3℃。
21、在本專利技術的一示例性實施例中，本專利技術還提供一種超聲換能器，所述超聲換能器包括如上所述的壓電復合材料或根據如上所述的制備方法制得的壓電復合材料。
22、如上所述，本專利技術的壓電復合材料、其制備方法及超聲換能器，具有以下有益效果：
23、本專利技術通過在被動相中添加特定填料，能夠改善壓電復合材料的耐高溫性能。
24、本專利技術的壓電復合材料可隨工裝變化而壓鑄成各種形狀，成品率高，適用范圍廣。
25、本專利技術進一步解決了采用現有的工藝制備壓電復合材料，存在易開裂、變形等情形的技術問題。
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1.一種壓電復合材料，其特征在于，所述壓電復合材料由主動相和被動相構成，所述被動相包括環氧樹脂、填料和固化劑，所述填料包括云母粉、玻璃微珠和氮化硼中的至少一種。
2.根據權利要求1所述的壓電復合材料，其特征在于，所述主動相包括壓電陶瓷；
3.根據權利要求1所述的壓電復合材料，其特征在于，所述填料包括云母粉、玻璃微珠和氮化硼。
4.根據權利要求3所述的壓電復合材料，其特征在于，所述云母粉、所述玻璃微珠與所述氮化硼的質量比為10-15：5-10：5-15。
5.根據權利要求1所述的壓電復合材料，其特征在于，所述被動相還包括添加劑，所述添加劑包括增韌劑和偶聯劑中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的壓電復合材料，其特征在于，所述增韌劑包括含羥基、酯基及醚基的聚合物；
7.根據權利要求5所述的壓電復合材料，其特征在于，所述被動相中，所述添加劑的占比為0.02wt％-13wt％。
8.權利要求1-7任一項所述的壓電復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
9.根據權利要求8所述的制備方
10.一種超聲換能器，其特征在于，所述超聲換能器包括權利要求1-7任一項所述的壓電復合材料或根據權利要求7或8所述的制備方法制得的壓電復合材料。
...【技術特征摘要】
1.一種壓電復合材料，其特征在于，所述壓電復合材料由主動相和被動相構成，所述被動相包括環氧樹脂、填料和固化劑，所述填料包括云母粉、玻璃微珠和氮化硼中的至少一種。
2.根據權利要求1所述的壓電復合材料，其特征在于，所述主動相包括壓電陶瓷；
3.根據權利要求1所述的壓電復合材料，其特征在于，所述填料包括云母粉、玻璃微珠和氮化硼。
4.根據權利要求3所述的壓電復合材料，其特征在于，所述云母粉、所述玻璃微珠與所述氮化硼的質量比為10-15：5-10：5-15。
5.根據權利要求1所述的壓電復合材料，其特征在于，所述被動相還包括添加劑，所述添加劑包括增韌劑和偶聯劑中的至少一種。
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾濤，高偉宸，
申請(專利權)人：重慶融海超聲醫學工程研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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