超声波换能器的性能在很大程度上取决于其有源元件的压电特性和几何形状。由于压电陶瓷的脆性，现有的压电元件加工工具只能实现简单的几何形状，包括平面圆盘、圆柱体、立方体和环形。虽然增材制造的进步促进了压电陶瓷的自由成型制造，但由此产生的换能器存在高孔隙率、弱压电响应和有限的几何灵活性等问题。

近日，加州大学伯克利分校郑小雨教授引入了优化的压电陶瓷印刷和加工策略，以生产在超声波频率下运行的高响应压电微换能器。3D打印的致密压电元件实现了高压电系数和复杂的架构。

文章要点

1）3D打印压电陶瓷的压电电荷常数d₃₃和耦合因子kt达到583pC/N和0.57，接近原始陶瓷的特性。

2）换能器封装材料的集成打印和具有微结构的3D打印压电陶瓷为微型化压电超声换能器创造了机会，能够在毫米大小的通道内进行声学聚焦和局部空化，从而产生能够实现广泛生物医学应用的微型超声设备。

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Lu, H., Cui, H., Lu, G. et al. 3D Printing and processing of miniaturized transducers with near-pristine piezoelectric ceramics for localized cavitation. Nat Commun 14, 2418 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-37335-w

https://doi.org/10.1038/s41467-023-37335-w