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1-3 排列与填充
常规纤维

我们采用获得专利的“排列与填充”方法，以压电陶瓷纤维作为活性棒，制备出1至3种复合材料。通过以固定间距排列纤维，实现了纤维的均匀分布。典型应用包括声呐阵列和单元素换能器、空气超声换能器以及一般的水下超声应用。

创新的生产工艺：
——“Arrange & Fill”法

Smart Material 公司生产以压电陶瓷纤维作为活性棒的 1-3 型复合材料。PZT 纤维复合材料是“切块填充法”的一种经济实惠的替代方案。

1-3纤维压电复合材料是通过环氧树脂浸渍纤维束，并沿与纤维方向垂直的方向将立方体块体进行切割制备而成的。该专利方法也被称为“排列与填充”（Arrange & Fill）。由于采用了“排列与填充”的生产方法，原始的1-3纤维复合材料通常呈块状，长度可达10厘米，其横向尺寸则取决于目标构件的要求。

除了将原始光纤块按所需的共振频率进行切片外，“排列与填充”法还可将1至3根光纤复合材料加工成各种形状和形态。这包括用于高性能宽带超声接收器应用的精密凹面或凸面轮廓。

“排列与填充”（Arrange & Fill）制造方法易于扩展至大规模生产，同时还能缩短交货周期，这使其相较于更常用的“切片与填充”（Dice & Fill）方法具有显著优势。

Smart Material 提供多种标准环氧树脂和聚氨酯体系，作为其随机纤维复合材料的间隙材料，通常称为填料。可选的各种填料材料使工作温度范围可达 95°C 至 135°C。

1-3 常规纤维复合材料的铺放与填充

通过以恒定间距排列直径为800微米的陶瓷纤维，可实现均匀的像素分布。由此产生的填充率约为15%，最高可达48%。

这种1-3纤维常规复合材料是专为声呐及其他水下超声应用而设计的。通过改良的真空沉积工艺，形成了一层低阻抗的铜闪镀锡层，其典型厚度为2.5微米，可确保高耐久性并提高可焊性。

1-3 复合材料数据表

1-3 常规纤维复合材料产品规格

Resonance Frequencies	80 kHz – 1 MHz
Fill Factors	25% – 48%
PZT Materials	PZT Navy Type II
Acoustic Impedance	5 MRayl – 16 MRayl
Available Electrodes	CuSn (Copper with Tin flash layer)
Dimensions	Max. 100mm x 100mm Various round diameters
Coupling Coefficient kt	0.61 – 0.68
Operational Temperatures	Typical: 95°C 135°C on request
Interstitial Materials	Various Epoxy systems

1-3 常规纤维复合材料产品选型

共振频率

Frequency	Pixel Size	Fill Factor	Dimensions (mm²)
80 kHz – 1 MHz	800µm	25%	max. 100 x 100
80 kHz – 1 MHz	800µm	35%	max. 100 x 100
80 kHz – 1 MHz	800µm	48%	max. 100 x 100

频率公差：±10%（典型值），±5%（可按要求提供）

填充因子

Fill Factor	Frequency
25%	80 kHz – 1 MHz
35%	80 kHz – 1 MHz
48%	80 kHz – 1 MHz
Other	80 kHz – 1 MHz

PZT 材料

PZT Material	Di-electric Constant	Frequency
PZT Navy Type II, 5A	1850	80 kHz – 10 MHz

声学阻抗

Acoustic Impedance (MRayl)	Fill Factor
8.5 MRayl	25%
12 MRayl	35%
16 MRayl	48%

尺寸

Max. Dimensions	Frequency
100 mm x 100 mm	80 kHz – 1 MHz

机械公差：
< 6mm ± 0.1mm
< 30mm ± 0.2mm
> 30mm ± 0.3mm

Available Diameters
3.18 mm (0.125″)
5.12 mm (0.202″)
5.18 mm (0.204″)
5.68 mm (0.224″)
6.00 mm (0.236″)
6.50 mm (0.256″)
8.20 mm (0.323″)
9.00 mm (0.354″)
9.50 mm (0.374″)
10.00 mm (0.394″)
10.20 mm (0.402″)
12.00 mm (0.472″)
12.70 mm (0.500″)
14.20 mm (0.559″)
15.90 mm (0.626″)
17.50 mm (0.689″)
18.00 mm (0.709″)
19.05 mm (0.750″)
20.00 mm (0.787″)
24.00 mm (0.945″)
25.40 mm (1.000″)
30.00 mm (1.181″)
35.00 mm (1.378″)
37.7 mm (1.480″)