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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明涉及一种基于纳米氧化锌复合材料的柔性超声传感器，属于超声传感器和微纳加工领域。本发明公开的柔性超声传感器主要由柔性基底、纳米氧化锌复合材料、声匹配层和电极组成。纳米氧化锌复合材料作为压电层，由纳米氧化锌结构和柔性胶体组成，纳米氧化锌结构通过水热生长法制备，柔性胶体填充于纳米氧化锌结构之中，这种复合结构具有良好的鲁棒性，有利于实现双面电极的紧密接触。基于柔性基底和纳米氧化锌复合材料的结构，可以提高超声传感器的灵敏度、柔韧性和弯曲强度，因此可对任意曲面形状的目标进行共形超声探测。本发明还公开所述超声传感器的制备方法，其制备工艺简单，适合大规模生产。

主权项：1.一种基于纳米氧化锌复合材料的柔性超声传感器，包括柔性基底、声匹配层和电极；其特征在于：还包括纳米氧化锌复合材料；所述纳米氧化锌复合材料是由纳米氧化锌结构和柔性胶体组成；所述纳米氧化锌复合材料置于两个电极层之间，并整体置于柔性基底上；声匹配层位于顶电极上方；所述基于纳米氧化锌复合材料的柔性超声传感器加工制备方法如下：步骤一、选定柔性基底，对基底进行清洁处理；使用丙酮、酒精、去离子水依次对基底进行超声清洗，随后使用氮气吹净表面；步骤二、在柔性基底上制备底电极；使用磁控溅射法在基底上均匀沉积一层或多层金属材料，基底真空度低于1×10-3Pa,起辉气压5～10Pa,溅射功率50～250W，通过控制溅射时间来控制底电极的厚度；步骤三、在底电极上制备压电层；首先在底电极上使用磁控溅射法制备一层氧化锌种子层，种子层厚度不超过800nm；基底真空度低于1×10-3Pa,起辉气压5～10Pa,溅射功率50～100W，氩气与氧气的流量比为5～8:1，通过控制溅射时间来控制氧化锌的厚度；随后使用水热生长法在种子层上制备一层纳米氧化锌厚膜；反应溶液包括碱液和硝酸锌溶液，反应溶液中的锌离子和氢氧根离子物质的量之比为1:4～8，生长温度为60～100摄氏度，通过控制反应时间来控制合成氧化锌的厚度；合成好的氧化锌晶体沿C轴生长，晶体间具有一定间隙；步骤四、在氧化锌晶体的间隙中填充柔性胶体，确保最后得到平整致密的填充表面；步骤五、在压电层上制备顶电极；使用磁控溅射法在基底上均匀沉积一层或多层金属材料；基底真空度低于1×10-3Pa,起辉气压5～10Pa,溅射功率50～250W，通过控制溅射时间来控制顶电极的厚度；步骤六、在顶电极上制备声匹配层；步骤七、引出上下电极，并对制备完毕的传感器进行整体性电绝缘密封封装，得到柔性超声传感器。

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