[发明专利]一种声学薄膜制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明属于薄膜加工技术领域，更具体地，涉及一种声学薄膜制备方法及其产品。

背景技术

声波是一种由声源振动产生的机械波，声波传播的空间为声场，声音在气体和液体介质中传播时是一种纵波，但在固体介质中传播时可能混有横波。人耳可以听到的声波的频率一般在20Hz至20000Hz之间。低于20Hz的是次声，高于20kHz的是超声。不同频段的声波在实际应用过程中有着不同的用途，次声在地声勘探方面，超声在无损检测、超声成像等方面有着重要用途。

声波在空气传播的时会引起空气密度发生疏密变化，引起空气压力成周期变化；检测声波的有效方法就是利用空气压力的这种周期性变化，通过薄膜换能，将声音振动转换为电信号或光信号，通过检测电信号或者光信号达到检测声音信号的目的；现有技术中常用的声波频率探测手段是使用电容式或压电式薄膜换能，由薄膜感应其两侧微弱的压力差，薄膜形变引起薄膜电容和电压发生变化，这种电信号变化和声信号变化一致；电容式或电压式薄膜要求薄膜材料必须具有电容性或者压电性，对材料的选择性比较高，而且这种材料不能用于高磁场、高电磁的场合。

最近几年光纤传声器得到了广泛的研究，特别是基于FP干涉的声传感技术的部分性能与压电或电容式的相当，具有体积小、动态范围广、抗电磁干扰可，抗恶劣环境等特点。FP传声器薄膜不要求其具有压电或电容性，各种材料都可用于制备声学薄膜，如银膜、硅膜、石墨烯膜、聚合物薄膜、糖基薄膜等；声学薄膜的灵敏度与薄膜厚度的三次方成反比，与薄膜半径的四次方成正比；考虑到传感器的尺寸，声学薄膜的厚度往往比较小，在微米甚至纳米级别，增加薄膜的半径较难，薄膜的制备工艺也复杂，成本高，对低频响应低，声学薄膜的制备是声传感器发展的一个难点。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种声学薄膜制备方法及其产品，提高了制备得的声学薄膜的探测频率范围及响应灵敏度。

为实现本发明目的，按照本发明的一个方面，提供了一种声学薄膜制备方法，具体如下：

(1)往试管内注入液态紫外胶，将空心不锈管末端浸入液态紫外胶中；

(2)将空心不锈钢管在液态紫外胶中静置1s～60s，直至空心不锈钢管与液态紫外胶接触的内侧均匀布满液态紫外胶；

(3)将空心不锈钢管沿竖直向上方向，以不大于1mm/s的速度缓慢地从液态紫外胶中取出；液态紫外胶因其自身表面张力，在空心不锈钢管的末端形成一层厚度为2.1um～8.1um、直径为0.11mm～2.61mm的均匀紫外胶薄膜；

制备成的声学薄膜的厚度由空心不锈钢管插入液态紫外胶的深度和空心不锈钢管的直径决定，直径由空心不锈钢管的内直径决定；

(4)采用紫外光照射步骤(3)形成的紫外胶薄膜，使其固化，获得声学薄膜。

优选的，液态紫外胶型号为3M RITE-LOK UV-65；该紫外胶在液态时表面张力大，固化所需时间短，固化后不收缩，强度大，形成的声学薄膜稳定均匀。

优选的，制备声学薄膜采用的空心不锈钢管的内直径为1mm～3mm；若空心不锈钢钢管的内直径超过3mm，制备得的声学薄膜太薄，易被其自身表面张力拉破；若空心不锈钢管的内直径小于1mm，制备得到的声学薄膜厚度不均匀。

优选的，空心不锈钢管的管壁厚度为0.1mm～1mm；若管壁厚度小于0.1mm，空心不锈钢管容易变形，不利于实际使用；若管壁厚度大于1mm，将增加声学薄膜的不均匀区域，将降低制备得的声学薄膜的声学特性。

优选的，步骤(1)中，空心不锈钢管在液态紫外胶里的浸没深度为0.5mm～2mm。

优选的，步骤(3)中自液态紫外胶里取出空心不锈钢管的速度不大于1mm/s，在该速度下取出空心不锈钢管对薄膜厚度的影响最小。

优选的，步骤(4)中，采用紫外灯照射，照射时间为10分钟，使得紫外胶在紫外灯发出的紫外光照射下完全固化，获得声学薄膜。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种基于上述制备方法获得的声学薄膜，材料为紫外胶，厚度为2.1um～8.1um，直径为0.11mm～2.61mm；其声波频率响应范围为0.025Hz～25000Hz，灵敏度为50mv/pa～100mv/pa。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：