压电陶瓷复合材料

复合管、复合半球体、复合聚焦碗、复合盘

PI Ceramic Flexible Composites

机械灵活性

高机电耦合

低声阻抗

可实现复杂形状

低径向行程

压电陶瓷复合材料将压电陶瓷部件与填充聚合物结合在一起，从而将两种材料的优点集于一身。这种复合材料是众所周知的全瓷元件的替代品。与全陶瓷部件相比，聚合物部件除了具有对特定形状的良好适应性外，还具有以下众多优点：复合材料的特点是易于适应具有不同声阻抗的周围介质。这使得复合材料可以广泛应用于高强度聚焦超声(HIFU)应用或诊断成像等>> 医疗技术领域以及流量计量或无损测量等>> 工业应用。复合材料可实现更高的超声灵敏度和分辨率。

PI Ceramic复合材料采用1-3排列的切块和填充法制造，切割成单个针脚。尺寸和>> 材料可根据客户特定的>> 压电陶瓷元件进行选择，也可作为复合材料生产。对于刚性复合材料，可选择环氧树脂作为填充聚合物；对于柔性复合材料结构，可选择聚氨酯作为填充聚合物。 PI Ceramic复合材料目前正处于原型设计阶段，可以在以下范围内生产。请注意，并非所有规格组合都可行。

边长x,y [mm]	< 80
厚度TH [mm]	> 0.1 - 16
间隙尺寸b [µm]	> 80
针脚尺寸a [µm]	> 200
螺距[µm]*	> 200
频率[MHz]	0.08 - 8
填充体积（陶瓷在整个复合材料中所占的体积比例）[%]	30 - 80
电极	薄层(CuNi)
填充材料	环氧树脂、聚氨酯

*从针脚中心到下一个针脚中心的距离

PI Ceramic - Composite Sketch

压电陶瓷复合材料利用d₃₃效应，其特点由于聚合物填充而限制了径向偏转。因此减小了谐振器耦合厚度。复合材料的针脚尺寸决定了电容(C)。其工作原理与采用相同设计的全瓷材料一致。

谐振频率（厚度）f [kHz]	厚度 TH (mm)	针脚尺寸 PIN (mm)	压电陶瓷占体积的比例(%)	谐振阻抗 I (Ω)	电容 C* (nF)	介质损耗因子 tan δ (x10^-3)	耦合因子 k_eff (%)
400	4.0	1.0 x 1.0	83	< 30	1.6	< 20	> 55
600	2.6	0.5 x 0.5	69	< 15	2.1	< 20	> 60
1500	1.1	0.4 x 0.4	69	< 5	5.0	< 20	> 55
2000	0.7	0.3 x 0.3	64	< 3	6.5	< 20	> 55

*1000 kHz

由压电陶瓷材料PIC255制成的外径为25mm的1-3环氧树脂复合盘的原型规格

PI Ceramic Impedance Spectrum Comparison

由压电陶瓷材料PIC255制成的外径25mm x TH 1.1mm、针脚尺寸0.4 x 0.4mm、所占体积比例69%的1-3环氧树脂复合盘与由压电陶瓷材料PIC255制成的外径25mm x TH 1.4mm的压电陶瓷盘相比的示例阻抗曲线

从选择合适的材料到根据所需规格和应用开发和制造复合材料，PI Ceramic均拥有深厚的专业知识。除了根据压电陶瓷元件选择复合材料外，还可以定制以下参数：

材料
设计
针脚布局
电极

PI Ceramic Piezo Composites Customized

除了板、盘、半球体或管等组件外，复合材料还可以制作更复杂的形状，例如表面光滑的波浪形。

可以从软质到硬质>> PZT以及各种排列方式制造复合材料。因此，除了1-3变体之外，还可提供单个针脚，如2-2排列中的陶瓷排。

PI Ceramic 2-2 Composite — 2-2排列的复合材料

PI Ceramic 1-3 Composite — 1-3排列的复合材料

电极是通过溅射工艺施加到成品复合材料上的。除铜镍(CuNi)外，还可以使用金(Au)等其他化合物。例如，既可以制造用于宽带应用的全表面电极，也可以制造单个电极。如果需要接触，可将绞线或柔性印刷电路板(PCB)粘合到复合材料上。

作为传感器、促动器和超声换能器，压电陶瓷复合材料可在许多应用中取代固体压电陶瓷。

支持医疗技术应用，例如：

HIFU无切口手术和药物输送

血流计量

超声成像

美容皮肤学

支持工业应用，例如：

数据表

版本/日期

2025-08

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2025-08

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