用于增强柔性和声学性能的微结构电极-压电聚合物界面
应用物理
2025-12-24 v1
摘要
由刚性压电陶瓷制成的超声换能器难以适用于可穿戴或曲面应用。压电聚合物基换能器提供了实用的替代方案；然而，大多数现有研究仅关注压电材料，而电极材料和电极-聚合物界面影响尚未得到充分探讨。本研究利用不同的界面工程策略来检验电极-压电聚合物界面形貌对柔性换能器中压电、介电和声学行为的影响。制造了使用银（Ag）、金（Au）、石墨烯片（GF）、激光诱导石墨烯（LIG）以及装饰性 LIG 电极的器件，以实现跨界面结构的比较。LIG 基换能器由于压电聚合物部分渗入其多孔 LIG 网络，导致界面接触和应力传递增强，从而表现出强烈的声学和压电输出。Au 基换能器实现了相当相同的声学输出。相比之下，密集的 Ag 电极和层状 GF 薄膜提供了有限的耦合，导致电机应响应降低。LIG 基换能器表现出最高的柔性和耐久性，在 10000 次弯曲循环和八周老化测试中保持稳定性能，而 GF、Ag 和 Au 器件在弯曲下 degrades，Ag 电极随时间也会下降。这些发现表明，工程化电极-聚合物界面对于高性能柔性超声换能器至关重要，并确定 LIG 作为可穿戴成像应用的强有力候选人。
引用
@article{arxiv.2512.20400,
title = {Microstructured Electrode-Piezopolymer Interface for Ultrasound Transducers with Enhanced Flexibility and Acoustic Performance},
author = {Spencer Hagen§ and Dulcce A Valenzuela§ and Parag V Chitnis and Shirin Movaghgharnezhad},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.20400},
year = {2025}
}