研究背景高強(qiáng)度聚焦超聲換能器（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）是高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)的核心部件,傳統(tǒng)的換能器存在帶寬窄、電聲轉(zhuǎn)換效率低、能量輸出穩(wěn)定性差的問(wèn)題,而換能器的性能優(yōu)異直接決定了HIFU的治療效果。因此對(duì)換能器的性能優(yōu)化研究顯得十分重要。換能器主要由壓電振子、匹配層、背襯層、電極導(dǎo)線、外殼組成。作為超聲波的發(fā)聲元件,1-3型壓電復(fù)合材料的綜合性能直接決定著換能器的各個(gè)性能指標(biāo),性能優(yōu)異的1-3型壓電復(fù)合材料使換能器具有穩(wěn)定的工作輸出性和較高的電聲轉(zhuǎn)換效率。在壓電材料確定的情況下,設(shè)計(jì)良好的匹配層不僅能夠使換能器和工作介質(zhì)之間實(shí)現(xiàn)聲學(xué)匹配,使換能器聲波能量在人體組織和換能器之間的傳輸效率得到明顯提高,明顯拓寬換能器的帶寬;而且也能對(duì)換能器表面和壓電陶瓷進(jìn)行保護(hù),避免其在工作環(huán)境中受到污染或破壞。本課題從1-3型壓電復(fù)合材料和匹配層二個(gè)方面進(jìn)行研究,以此尋找一種基于1-3型壓電復(fù)合材料的聚焦超聲換能器性能優(yōu)化的方法。目的對(duì)1-3型壓電復(fù)合材料進(jìn)行改性研究,使換能器具有穩(wěn)定輸出和高電聲轉(zhuǎn)換效率;同時(shí)通過(guò)填充氧化鋁對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂匹配層進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：重慶醫(yī)科大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

非線性超聲(Ritec)測(cè)試系統(tǒng)

20圖1.2填料PES對(duì)環(huán)氧聚合相聲學(xué)參數(shù)的影響：(a)聲速、聲阻抗(b)聲衰減系數(shù)Fig.1.2EffectoffillerPESonacousticparametersofepoxypolymerphase:(a)soundvelocityandsoundimpedance(b)soundattenuationcoefficient圖1.3為不同含量HGB加入到10wt%聚醚砜-環(huán)氧樹(shù)脂后聚合相材料的聲學(xué)特性。結(jié)合表1.4和圖1.3可以發(fā)現(xiàn)，隨著HGB含量的增加，C系列樣品的ν和α均明顯的增加。由于HGB內(nèi)部中空的屬性，能夠有效地降低基體密度，聚合相材料的Z有所下降，在樣品C3時(shí)，ν、Z和α分別為2583m/s、2.85Mrayl、1.66dB/cm/MHz。由此可以說(shuō)明PES和HGB的填充能夠改善聚合相材料的聲學(xué)特性。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，聲速，聲衰減增加能夠使1-3型壓電復(fù)合材料在水中表現(xiàn)出更穩(wěn)定的厚度模式特性[27]，意味著優(yōu)化聚合物材料的聲學(xué)特性，可以提高換能器的熱穩(wěn)定性。圖1.3填料HGB對(duì)環(huán)氧聚合相聲學(xué)參數(shù)的影響：(a)聲速、聲阻抗(b)聲衰減系數(shù)Fig.1.3EffectoffillerHGBonacousticparametersofepoxypolymerphase:(a)soundvelocityandsoundimpedance(b)soundattenuationcoefficient4.2填料對(duì)環(huán)氧聚合相力學(xué)性能的影響

20圖1.2填料PES對(duì)環(huán)氧聚合相聲學(xué)參數(shù)的影響：(a)聲速、聲阻抗(b)聲衰減系數(shù)Fig.1.2EffectoffillerPESonacousticparametersofepoxypolymerphase:(a)soundvelocityandsoundimpedance(b)soundattenuationcoefficient圖1.3為不同含量HGB加入到10wt%聚醚砜-環(huán)氧樹(shù)脂后聚合相材料的聲學(xué)特性。結(jié)合表1.4和圖1.3可以發(fā)現(xiàn)，隨著HGB含量的增加，C系列樣品的ν和α均明顯的增加。由于HGB內(nèi)部中空的屬性，能夠有效地降低基體密度，聚合相材料的Z有所下降，在樣品C3時(shí)，ν、Z和α分別為2583m/s、2.85Mrayl、1.66dB/cm/MHz。由此可以說(shuō)明PES和HGB的填充能夠改善聚合相材料的聲學(xué)特性。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，聲速，聲衰減增加能夠使1-3型壓電復(fù)合材料在水中表現(xiàn)出更穩(wěn)定的厚度模式特性[27]，意味著優(yōu)化聚合物材料的聲學(xué)特性，可以提高換能器的熱穩(wěn)定性。圖1.3填料HGB對(duì)環(huán)氧聚合相聲學(xué)參數(shù)的影響：(a)聲速、聲阻抗(b)聲衰減系數(shù)Fig.1.3EffectoffillerHGBonacousticparametersofepoxypolymerphase:(a)soundvelocityandsoundimpedance(b)soundattenuationcoefficient4.2填料對(duì)環(huán)氧聚合相力學(xué)性能的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]聚丙烯/玻璃微珠復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 馬喬宇,袁斌,申嘉祥,蘇阿倩,閏明濤.  合成樹(shù)脂及塑料. 2019(01)
[3]環(huán)氧樹(shù)脂/聚醚砜/納米氧化鋁復(fù)合材料的力學(xué)性能及介電性能[J]. 吳唯,陳詩(shī)英,宗孟靜子.  華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[4]納米Al2O3/聚醚砜-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的介電性能及熱穩(wěn)定性能[J]. 吳唯,陳詩(shī)英,宗孟靜子.  材料導(dǎo)報(bào). 2017(20)
[5]聚醚砜增韌環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能及固化體系相分離[J]. 賈文品,周金利,余木火,韓克清,朱姝,程超.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2017(03)
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[9]有限元法分析1-3型壓電復(fù)合材料換能器[J]. 李莉,王麗坤,秦雷.  壓電與聲光. 2015(03)
[10]1-3型壓電復(fù)合材料設(shè)計(jì)分析[J]. 田志,陳良鋒,田東光.  電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備. 2013(12)

博士論文
[1]1-3-2型壓電復(fù)合材料換能器研究[D]. 鮮曉軍.陜西師范大學(xué) 2016

碩士論文
[1]1-3型壓電復(fù)合材料殼式聚焦換能器的研究[D]. 王科鑫.重慶醫(yī)科大學(xué) 2016
[2]高頻聚焦超聲換能器研制[D]. 劉鵬波.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[3]1-3型壓電復(fù)合材料性能分析與仿真軟件開(kāi)發(fā)[D]. 段元興.西安電子科技大學(xué) 2014
[4]超聲換能器聲匹配層設(shè)計(jì)方法及其聲學(xué)特性研究[D]. 牛今丹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]無(wú)損探傷換能器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 胡小舟.南京大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3601112