【技术实现步骤摘要】
本公开涉及，尤其涉及一种适用于光声成像的用于光声成像的超声换能器及其制备方法。
技术介绍
1、在早期，薄膜制备技术处于发展阶段，技术和设施不够完善，大部分选用的是zno材料。zno材料的优点是具有很高压电系数的半导体，可以达到5.5～12.5pm/v，缺点是能带的间隙很小，仅有3.37ev，并且不能与cmos兼容，使得应用面受到限制。
2、随着薄膜制备技术的发展，许多薄膜材料相继受到关注。锆钛酸铅(pzt)薄膜具有很高的压电系数，可达到60pm/v，同时也具有很高的介电常数，又可以进行大规模的生产，成为主要的压电薄膜材料。但是pzt薄膜需要进行极化和退火处理，并且pzt薄膜含有铅元素，在制备过程与废弃后会存在污染问题，需要寻找更绿色环保的材料。
3、氮化铝(aln)薄膜和高分子材料聚偏氟乙烯(pvdf)薄膜逐渐进入人们的视野。与pzt薄膜和zno薄膜相比，aln薄膜绝缘电阻高、绝缘电阻大、热导率高、介电损耗低、表面声波传输速度快、化学和温度性优异，并且aln薄膜可与互补金属氧化物半导体(cmos)工艺兼容，可承受温度1000℃以上，使得以aln薄膜制作的超声换能器广泛应用于航空航天和通讯设备，主要以声表面波滤波器(saw)、体声波滤波器(baw)、压电超声换能器(pmut)、压力、振动传感器和能量收集器为主。
4、aln薄膜虽然具有一定的优点，但是在现有流程的薄膜应用研发下，发现而pvdf薄膜具有较高的热稳定性，耐疲劳能力和抗辐射能力，化学稳定性比陶瓷高10倍，声阻抗(s＝2.7×106pa·
5、但是传统的压电薄膜，其工艺：制膜、拉伸、极化和上电极，较为简单，制备过程无外界的反馈调和，无法实时获知所制备压电效应的强度。而且，如附图1所示，为传统工艺制备的pvdf压电薄膜结构，其主要由pvdf薄膜和pvdf薄膜两侧面的正负极极化面构成，这种结构的pvdf压电薄膜，只能按照pvdf薄膜的设计面积，其性能有限，受到pvdf薄膜的结构限制，压电效应的实现有限。若是用于高强度和高环境适应要求下的超声换能器，则其薄膜柔韧性和强度有待提高。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请提出一种适用于光声成像的超声换能器及其制备方法。
2、本申请一方面，提出一种适用于光声成像的超声换能器，包括表面极化处理的pvdf复合压电薄膜和l形状的铜电极，其中，所述l形状的铜电极成中心对称粘贴在所述pvdf复合压电薄膜的同一侧面上，所述pvdf复合压电薄膜左右对称折叠构成所述超声换能器。
3、作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述pvdf复合压电薄膜，采用如下方法制备：：
4、准备两批次各0.01～0.4g的石墨烯粉末；
5、将第一批次的石墨烯粉末加入50～200ml二甲基甲酰胺dmf中，通过超声波分散1小时，得到石墨烯悬浮液；
6、向所述石墨烯悬浮投入0.008～0.2g的碳纤维粉末，通过超声波继续分散1小时，得到石墨烯/碳纤维悬浮液；
7、将第二批次的石墨烯粉末加入石墨烯/碳纤维悬浮液，通过超声波继续分散2小时；
8、分散后加入3～10g pvdf和0.05～0.1g改性有机硅树脂进行搅拌，得到pvdf复合压电薄膜的初相混合液；
9、将pvdf复合压电薄膜的初相混合液，进行薄膜涂布干燥，并现场对干燥后的薄膜进行超声检测，判断薄膜的厚度以及平整度是否达标，若达标，得到pvdf复合压电薄膜。
10、作为本申请的一可选实施方案，可选地，搅拌采用超声波高分子材料分散搅拌设备，在100～25转/分条件下搅拌4～6小时。
11、作为本申请的一可选实施方案，可选地，薄膜涂布干燥，包括：
12、在25～32℃的温度环境下，将pvdf复合压电薄膜的初相混合液放置真空干燥箱内，进行脱泡处理；
13、脱泡后，将pvdf复合压电薄膜的初相混合液首先涂覆在平整洁净的玻璃片上，再将玻璃片放置在190～280℃真空烘干处理4～6小时，得到pvdf复合压电薄膜。
14、作为本申请的一可选实施方案，可选地，真空干燥箱内的操作条件为：
15、箱内压力为0.6～0.9mpa、干燥12～24小时。
16、本申请另一方面，提出一种所述适用于光声成像的超声换能器的制备方法，包括如下步骤：
17、传感器形状设计：按照最大矩形面积，将pvdf复合压电薄膜的核心矩形区域设计为左右对称的压电薄膜结构；
18、切割：使用细铅笔勾勒出要裁下的区域，然后用手术刀沿着铅笔描绘的路径进行切割；
19、非金属化边缘：对pvdf复合压电薄膜的电极边缘进行去电极毛刺处理；
20、电极引出：使用印制电路板技术将l形状的铜电极镀在pvdf复合压电薄膜上；
21、折叠压合：将左右对称的压电薄膜结构，左右对称折叠在一起，构成超声换能器的压电薄膜。
22、作为本申请的一可选实施方案，可选地，铜电极的厚度为18μm，pvdf复合压电薄膜的厚度为55μm。
23、作为本申请的一可选实施方案，可选地，左右对称的压电薄膜结构上的l形状的铜电极，呈中心对称布置。
24、作为本申请的一可选实施方案，可选地，在折叠压合之前，在左右的铜电极表面涂覆速干导电银胶，铜电极周围的pvdf复合压电薄膜表面上涂覆ylg-pvc30软胶。
25、本专利技术的技术效果：
26、本申请的pvdf复合压电薄膜，采用石墨烯粉末、二甲基甲酰胺dmf、碳纤维粉末和改性有机硅树脂制备而成。其中，石墨烯粉末分批次加入，期间还加入了碳纤维粉末，过石墨烯粉末和碳纤维粉末的加持，可以使得制备的pvdf复合压电薄膜，具有良好的韧性和硬度，较比其他仅仅采用“石墨烯粉末和二甲基甲酰胺dmf”制备得到的pvdf复合压电薄膜，本申请混合制备的pvdf复合压电薄膜，其韧性和强度更加可靠，可以提高2～5倍，提升了pvdf复合压电薄膜的使用性能，可以适应超声换能器的各种应用环境，增大适用范围。本方案同时增加了改性有机硅树脂，改性有机硅树脂具有非常好的耐高低温、电气绝缘、耐候性等独特特性，并且可通过调节其分子结构去实现硬度、柔韧性、热塑性及粘接性等力学性能。
27、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
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1.一种适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，包括表面极化处理的PVDF复合压电薄膜和L形状的铜电极，其中，所述L形状的铜电极成中心对称粘贴在所述PVDF复合压电薄膜的同一侧面上，所述PVDF复合压电薄膜左右对称折叠构成所述超声换能器。
2.根据权利要求1所述一种适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，所述PVDF复合压电薄膜，采用如下方法制备：
3.根据权利要求2所述适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，搅拌采用超声波高分子材料分散搅拌设备，在100～25转/分条件下搅拌4～6小时。
4.根据权利要求2所述适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，薄膜涂布干燥，包括：
5.根据权利要求2所述适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，真空干燥箱内的操作条件为：
6.一种权利要求1-5中任一项所述适用于光声成像的超声换能器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，铜电极的厚度为18μm，PVDF复合压电薄膜的厚度为55μm。
8.根据权利要求6所述的制备方
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在折叠压合之前，在左右的铜电极表面涂覆速干导电银胶，铜电极周围的PVDF复合压电薄膜表面上涂覆YLG-PVC30软胶。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，包括表面极化处理的pvdf复合压电薄膜和l形状的铜电极，其中，所述l形状的铜电极成中心对称粘贴在所述pvdf复合压电薄膜的同一侧面上，所述pvdf复合压电薄膜左右对称折叠构成所述超声换能器。
2.根据权利要求1所述一种适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，所述pvdf复合压电薄膜，采用如下方法制备：
3.根据权利要求2所述适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，搅拌采用超声波高分子材料分散搅拌设备，在100～25转/分条件下搅拌4～6小时。
4.根据权利要求2所述适用于光声成像的超声换能器，其特征在于，薄膜涂布干燥，包括：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟江，郑跃伟，章旭平，朱桂炜，吴森祥，袁利平，代希坤，
申请(专利权)人：浙江百安医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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