Development and application of high-sensitivity piezoelectric polymer transducers with acoustic matching layer

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04422
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Takahashi Sadayuki 山形大学, 学内共同利用施設等, 技術員 (10396559)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 超音波 / トランスデューサ / 空気中 / 高周波 / 圧電高分子材料 / 物質内部構造 / 強度画像 / 位相差画像

Outline of Final Research Achievements

So far, piezoelectric polymer P(VDF/TrFE)-ultrasonic transducers had developed for transmitting and receiving efficiently in air. In order to further the improving efficiency, it considered to utilize the acoustic matching layer with the P(VDF/TrFE) piezoelectric element. In this study, adhering a polyester film (thickness 100 micron meter / inclosing adhesive) was able to improve of performance of 10 dB of P(VDF/TrFE) transducer more then P(VDF/TrFE)(not acoustic matching layer transducer).
The amplitude transmitting image and phase difference image of an integrated circuit (IC_11229-12/ROCKWELL) were obtained for using the concave type P(VDF/TrFE) transducers at 2 MHz in air. As the result, there was not much difference between these two images in this study.

Free Research Field

超音波計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、空気中で観測対象物の内部構造を、1mm以下の分解能で画像化できる超音波画像装置は、殆ど存在しない。しかし、空気中で非接触による高分解能の画像を得ることは、画像化に限らず重要である。本研究では、空気の物性値にできるだけ近い値をもつ、P(VDF/TrFE)圧電高分子超音波トランスデューサを開発することで、前述の画像化技術を遂行し評価した。具体的には、P(VDF/TrFE)圧電振動子上に、音響整合層を取り付け、更なるトランスデューサの高効率化を図った。これは、従来の水中での超音波送受信技術に代わり、将来、空気中で行うことが可能となり得る。本研究の結果、集積回路の透過画像を得ることができた。