【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电声器件领域，尤其是涉及一种声涡旋场发射器及制备方法。
技术介绍
1、随着人口的迅速增长，健康问题成为了科技发展必须遵循的价值导向之一，推动了微生物学、分子生物学和生化分析等重要生物医学研究领域的开拓与发展。在这些研究领域中，实现对微粒或细胞的精确非接触操控具有重大意义。超声波具有较强的穿透性，可以在非接触前提下无损地穿透生物组织操控物体，这一优势使其在生物医学领域具有更好的应用前景。基于超声波的非线性传播，灵活调控声场，利用声辐射力与声流实现对单个粒子或粒子群的自由调控。
2、如公开号为cn105750181a的专利技术公开了一种利用声学超材料产生声涡旋场的装置，包括同轴的至少两层圆柱面，相邻圆柱面之间形成管道，每层圆柱面朝向轴线的一面上沿轴向分布有若干个圆环状的型腔，型腔面向轴线的一侧设有圆环状的开口，在轴线上均匀分布有若干个连接板，连接板的一端位于最外层的圆柱面上，连接板将圆环状的型腔分割为若干个扇形腔体。本专利技术利用声学超材料产生声涡旋场的装置，当一个不具有轨道角动量分布的原始声场入射时，操控在结构中等效的波数，能够使出射的声场具有所需要的角动量分布，产生声学涡旋场。
3、但是，上述现有的涡旋超声发射器的结构相对复杂，制造相对困难，且结构较为固定、不灵活
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在装置制备相对困难以及结构不灵活的缺陷而提供一种声涡旋场发射器及制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技
3、本方案提供了一种声涡旋场发射器，包括驻极体薄膜和基板；
4、所述基板的一端设有螺旋结构凹槽，用于为声源面引入相位差，所述驻极体薄膜固定在基板设有螺旋结构凹槽的一端，所述驻极体薄膜面向凹槽的一端带有电荷，所述驻极体薄膜远离基板的一端设有导电电极，所述基板提供另一电极。
5、优选地，所述螺旋结构凹槽为菲涅尔螺旋结构。
6、本方案还提供了一种声涡旋场发射器的制备方法，包括以下步骤：
7、以驻极体薄膜作为发射器的振动膜和储电膜，在驻极体薄膜的一侧蒸镀导电电极，作为发射器的上电极；
8、对驻极体薄膜的未覆盖电极的一侧进行极化处理，使驻极体薄膜未覆盖电极的一侧带有单极性过剩电荷；
9、在基板上制备螺旋结构凹槽，将极化后的驻极体薄膜固定在基板带有螺旋结构凹槽的一侧。
10、优选地，所述基板为金属材料，所述螺旋结构凹槽通过金属蚀刻制备，所述基板作为发射器的下电极。
11、优选地，所述基板为非金属材料，所述螺旋结构凹槽和基板一体成型，并通过3d打印制备；
12、所述螺旋结构凹槽的底部进行导电化处理，作为发射器的下电极。
13、优选地，所述螺旋结构凹槽的底部通过喷涂或导电胶带进行导电化处理。
14、优选地，所述驻极体薄膜的上导电电极与驻极体薄膜的形状和尺寸相同。
15、优选地，所述驻极体薄膜的上导电电极为与螺旋结构凹槽的形状相对应的图案化电极。
16、优选地，所述驻极体薄膜的未覆盖电极的一侧通过电晕极化进行极化处理。
17、优选地，所述驻极体薄膜通过粘胶固定在基板上。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
19、(1)本方案中驻极体薄膜是一种能长期保持极化状态并能在其周围空间激发稳定、持久静电场的一类功能电介质材料。将驻极体薄膜固定在基板上后，此时会在装置的下电极产生与驻极体表面过剩电荷极性相反的感应电荷。当在上电极和下电极间施加一定频率的正弦电信号时，由于电场变化引起单极性驻极体薄膜的振动，在空间中激发出超声波。受螺旋形凹槽结构的几何形状影响，声源面直接引入相位差，产生涡旋声场。
20、与传统产生涡旋声场的装置相比，本专利技术所提出的装置结构简单，螺旋形凹槽结构易于制备且灵活可控；除此之外，所使用的驻极体薄膜较为轻便，易大面积成膜，制备工艺简单，易于裁剪，可灵活控制尺寸；同时，基于驻极体薄膜的超声发射器具有高灵敏度和与空气相当的低特性声阻抗，还具有较宽的频率响应，是一种理想的空气耦合宽频超声发射器。
21、(2)本方案中带有螺旋结构凹槽的基板易于制备，且可根据需求灵活改变螺旋结构尺寸与螺旋臂数，从而灵活调控声场；基于驻极体薄膜的超声发射器具有较宽的工作频率，可通过改变激发频率准确连续地调整焦距，声场调控范围宽；超声发射器的整体制备简单，结构灵活可变。
22、(3)本方案中基于驻极体薄膜的超声发射器器件灵敏度高、声阻抗低，制备工艺简单，在空气耦合超声换能器领域具有广泛的应用前景；驻极体薄膜轻便，所述的产生涡旋声场的超声发射器整体器件体积较小，应用场景广泛；相比于传统技术手段，具有较强的适应性和实用性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种声涡旋场发射器，其特征在于，包括驻极体薄膜(1)和基板(3)；
2.根据权利要求1所述的一种声涡旋场发射器，其特征在于，所述螺旋结构凹槽(2)为菲涅尔螺旋结构。
3.一种基于权利要求1或2任一所述的一种声涡旋场发射器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基板(3)为金属材料，所述螺旋结构凹槽(2)通过金属蚀刻制备，所述基板(3)作为发射器的下电极。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基板(3)为非金属材料，所述螺旋结构凹槽(2)和基板(3)一体成型，并通过3D打印制备；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述螺旋结构凹槽(2)的底部通过喷涂或导电胶带进行导电化处理。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述驻极体薄膜(1)的上导电电极与驻极体薄膜(1)的形状和尺寸相同。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述驻极体薄膜(1)的上导电电极为与螺旋结构凹槽(2)的形状相对应的图案化电极。>
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述驻极体薄膜(1)的未覆盖电极的一侧通过电晕极化进行极化处理。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述驻极体薄膜(1)通过粘胶固定在基板(3)上。
...【技术特征摘要】
1.一种声涡旋场发射器，其特征在于，包括驻极体薄膜(1)和基板(3)；
2.根据权利要求1所述的一种声涡旋场发射器，其特征在于，所述螺旋结构凹槽(2)为菲涅尔螺旋结构。
3.一种基于权利要求1或2任一所述的一种声涡旋场发射器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基板(3)为金属材料，所述螺旋结构凹槽(2)通过金属蚀刻制备，所述基板(3)作为发射器的下电极。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基板(3)为非金属材料，所述螺旋结构凹槽(2)和基板(3)一体成型，并通过3d打印制备；
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓青，胡倩倩，陈敏，李琦，薛明，王新刚，苟玉虎，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。