ZnO/PVDF改質材料に基づくフレキシブル積層圧電超音波センサーの研究と応用

石油・ガス輸送の主要な手段であるパイプラインは、腐食や摩耗により壁厚の減少、寿命の短縮、安全性の低下が課題となっている。従来の硬質な超音波センサーは、複雑な曲面への適用や広範囲検査が困難であった。本研究では、柔軟性と高い圧電特性を持つポリ(フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン)(PVDF)にZnOなどの改質材料を組み合わせたフレキシブル圧電薄膜センサーを開発した。このセンサーは、標準化されたプローブではなく、迅速なカスタム製造戦略に基づいている。材料改質、基板設計、積層構造設計、製造プロセス、試験プラットフォーム、回路システムを包括的に研究し、製造プロセスを最適化して、多様な要求に応えるためのスケーラブルな技術ルートを提案した。開発されたセンサーは、壁厚0.01mmの精度で測定可能であり、パイプラインの構造健全性監視の高精度化に貢献する。