Entwicklung feinskaliger 1-3-Piezokomposite für hochfrequente Ultraschallwandler

Die wachsende Nachfrage nach hochauflösender Ultraschallbildgebung im Rahmen der medizinischen Diagnostik und zerstörungsfreien Materialprüfung erfordert Ultraschallwandler mit Betriebsfrequenzen ≥ 20MHz.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung entsprechender Ultraschallwandler auf der Basis feinskaliger 1-3-Piezokomposite. Die Herstellung der Komposite erfolgt über das am Fraunhofer IKTS entwickelte Soft-Mold-Verfahren, welches die Erhöhung der Betriebsfrequenz der Ultraschallwandler durch die Umsetzbarkeit variabler lateraler Kompositlayouts mit besonders kleinen Strukturgrößen ermöglicht.
Das Resonanzverhalten von 1-3-Piezokompositen wird durch die systematische Variation unterschiedlicher geometrischer Kompositparameter sowohl experimentell als auch mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) untersucht und bewertet. Darüber hinaus erfolgt die gezielte Modifikation fertigungstechnologischer Einflussgrößen zur Erhöhung der piezoelektrischen Performance der Ultraschallwandler sowie zur Erhöhung der nutzbaren Wandlerflächen.