恭喜廣東華中科技大學工業技術研究院;華中科技大學溫州先進制造技術研究院張海波獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜廣東華中科技大學工業技術研究院;華中科技大學溫州先進制造技術研究院申請的專利多孔無鉛壓電陶瓷元件、空氣耦合多孔無鉛超聲換能器及其制備方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116813334B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310170537.1,技術領域涉及:C04B35/49;該發明授權多孔無鉛壓電陶瓷元件、空氣耦合多孔無鉛超聲換能器及其制備方法是由張海波;周鑫翊;高華昀;譚劃;馬偉剛;劉凱;肖建中;郭新設計研發完成,并于2023-02-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本多孔無鉛壓電陶瓷元件、空氣耦合多孔無鉛超聲換能器及其制備方法在說明書摘要公布了:本發明公開了多孔無鉛壓電陶瓷元件、空氣耦合多孔無鉛超聲換能器及其制備方法,屬于超聲換能器技術領域。所述元件中孔隙均勻分布,孔隙率為55%?75%,孔結構為Gyroid;其制備方法包括:無鉛陶瓷粉經光固化3D打印成多孔壓電陶瓷元件。本發明公開的空氣耦合多孔無鉛超聲換能器包含多孔壓電陶瓷元件。本發明提供的多孔無鉛壓電陶瓷元件,通過孔隙的設計,使得聲阻抗降低到5.95MRayl,利于與空氣實現聲阻抗。本發明提供的空氣耦合多孔無鉛超聲換能器,檢測靈敏度達到?27dB以下。
本發明授權多孔無鉛壓電陶瓷元件、空氣耦合多孔無鉛超聲換能器及其制備方法在權利要求書中公布了:1.空氣耦合多孔無鉛超聲換能器的制備方法,其特征在于,空氣耦合多孔無鉛超聲換能器包括多孔無鉛壓電陶瓷元件;通過無鉛陶瓷粉經光固化3D打印成多孔無鉛壓電陶瓷元件,多孔無鉛壓電陶瓷元件中孔隙均勻分布,孔隙率為55%-75%,孔結構為Gyroid;將環氧樹脂與固化劑以及空心玻璃微珠按質量比5:1:5~6混合,80℃下固化8~12h制得匹配層,將固化后的匹配層打磨到2mm;將多孔無鉛壓電元件連接導線把匹配層粘結到多孔壓電陶瓷上,制得空氣耦合多孔換能器;多孔無鉛壓電陶瓷元件制備包括:S1.無鉛陶瓷粉的制備按照化學式0.51BaZr0.2Ti0.8O3-0.49Ba0.7Ca0.3TiO3,將BaTiO3,TiO2,CaCO3,ZrO2粉末放入球磨罐中,倒入無水乙醇淹沒粉體;將球磨罐放入球磨機中,以260rmin的轉速球磨10~14h;烘干后得粉體;將粉體放入坩堝在馬弗爐中預燒,預燒時,以4~5℃min加熱速率升溫到1220~1250℃保溫3~5h;預燒后的陶瓷粉放入球磨罐中并加入無水乙醇,以260rmin的轉速球磨20~30h;將球磨漿料烘干12~14h后得到陶瓷粉末,陶瓷粉末過60~100目的篩網,得到3D打印所需的粒徑細小且均勻的陶瓷粉體;S2.3D打印多孔無鉛壓電陶瓷元件將S1制得的陶瓷粉體制成打印漿料,將漿料倒入DLP打印機中,使用Matlab插件設計所需的空隙結構與空隙率,在功率10mWcm2的功率下光照15s逐層打印;將打印好的打印件排膠,選用管式爐真空排膠0.2℃min升溫到200℃,保溫2h,在0.3℃min升溫到400℃,保溫3h;將排膠后的打印件在馬弗爐中5℃min升溫1500℃保溫4h;步驟S2中,所述將S1制得的陶瓷粉體制成打印漿料,具體包括如下步驟:稱取S1制得的陶瓷粉體倒入球磨罐中,并加入質量為陶瓷粉體質量1%的分散劑和表面活性劑,加入無水乙醇和氧化鋯球,將混合物以300rpm的轉速研磨12小時,球磨完成后置于烘箱10小時,充分去除無水乙醇,并經研缽研磨,過200目細篩,最終得到顆粒尺寸分布均勻、表面改性處理的陶瓷細粉;稱取改性后的陶瓷細粉以及質量為壓電陶瓷粉質量0.5%-2%的TritonX-100分散劑,再稱取丙烯酸酯單體和質量為單體質量1%-3%TPO光引發劑,最后稱取占壓電陶瓷漿料總質量0.5%~0.6%的非硅消泡劑,經超聲振動混合30~40min;并放入球磨罐中,以250rpm的轉速球磨3~4h,所得到的漿料再經真空脫泡處理,最終得到壓電陶瓷打印漿料。
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