新型压电单晶PMNT的制备及其在医用超声成像上的应用

    课题组突破了传统上只能用助溶剂方法生长弛豫铁电单晶的限制，在国际上率先用改进的Bridgman法生长出大尺寸高质量的PMNT单晶，并通过对相关生长技术，以及单晶结构和性能的研究，已经可以规模化制备高性能的PMNT压电单晶材料，尺寸达到f55×80mm，晶片大于32×32mm2，d33>2200pC/N，k33>93%，晶片<7％，Tc<2％，影响单晶性能的低温三方－四方相变峰大于80C，完全能够满足多种医用换能器的应用要求。

    用PMNT单晶自主研发制备出了高灵敏度的单元超换能器，在中心谐振频率约2MHz时，其换能器电声效率比PZT探头要提高10％，-6dB带宽比PZT探头要提高8％，相对灵敏度也提高了2dB，从而形成了我们对PMNT单晶超换能器的自主知识产权。

    还与GE、Philips等公司合作研制了PMNT单晶线阵和二维成像超换能器，在插入损耗为-6dB处，其频带宽度已经达到了90%-100％，电声效率达到了68%-85%（传统的PZT陶瓷的同类探头，其电声效率仅为39%-52%，-6dB带宽仅为55%-70%）。据美国海军研究办公室（ONR）估计，医用超声成像的市场每年将超过20亿美元，因此用PMNT单晶替代传统的PZT陶瓷，在医用换能器应用中将产生巨大的经济效益。

    项目组生长出了大尺寸、高质量、均匀性好的PMNT压电单晶，并研制出了基于PMNT单晶的医用超换能器，共申请4项国家发明专利，发表25篇学术论文（均为SCI收录，其中国外核心刊物上发表21篇）。

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