东丽发布全新超声波换能器，高分子材料技术检测精度突破

深夜的实验室里，检测屏幕上一条扫描线收束，航空复合材料内部的纤维铺层与微小孔隙结构清晰可见，东丽公司的新型PVDF薄膜换能器完成了又一次精密检测任务。

深夜的实验室里，一台高精度超声显微镜正对航空复合材料进行扫描，屏幕上清晰地显示出材料内部的纤维铺层与微小孔隙。

实现这种精密“透视"的核心部件，是日本东丽公司新研发的基于PVDF压电薄膜的超声波换能器，这款厚度不足人类头发直径十分之一的压电薄膜，正在重新定义人类“观察"物质内部结构的极限。

01 材料革新

东丽公司的工程师大东弘二及其团队在上世纪70年代末发现了PVDF压电薄膜在超声领域的潜力。这一发现最初发表在1980年的日本超音波医学会期刊上。

经过数年研究，1987年东丽研究人员在《应用物理杂志》上发表重要论文，展示了5微米厚P(VDF-TrFE)膜在250MHz时具有0.26的高机电耦合系数，标志着高频超声波技术的重大突破。

相比传统压电陶瓷(PZT)，聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物薄膜具有明显优势。PVDF薄膜的声阻抗约为4 MRayl，远低于陶瓷的30 MRayl，更接近水和生物组织的声学特性。

声学匹配度的提升带来显著优势。PVDF换能器无需复杂的声学透镜即可发射和接收超声波，拉近被测物体与换能器之间的距离，消除声学透镜中混响引起的噪声影响，从而获得更清晰的检测波形。

02 技术演进

东丽超声波换能器已形成完整的产品系列，覆盖多种频率和尺寸规格。产品频率可在15MHz至150MHz之间以5MHz为增量调整，传感器直径可在1.2-8mm之间生产。

新型号如PT20-3-10提供20MHz频率、3mm口径和10mm焦距，而PT100-1.2-1.5型号则提供100MHz高频和极小的1.2mm口径，适用于高精度的微区检测。

使用3微米厚薄膜制作的换能器，在150MHz频率下表现出6.5dB的转换效率和30ns的振铃时间宽度，这一性能指标为超高频超声成像奠定了基础。

现代超声系统通过优化PWM调制算法，已能实现0.1Hz步进的频率微调，使系统能够根据不同材质密度动态调整穿透深度。

03 应用领域

医疗领域是东丽换能器的重要应用方向。在医学超声成像中，PVDF换能器主要用于高频超声探头，如血管内超声、眼科超声和皮肤超声，实现高分辨率成像。

1980年代的研究已证实，单元素PVDF凹面换能器(3.5-7.5MHz)相比传统陶瓷换能器能提供更高质量的图像。

在工业无损检测领域，东丽换能器展现出独特值。它们特别适用于高频精密检测，如薄壁材料、复合涂层、精密陶瓷或半导体元件的微缺陷检测。

水浸检测应用中，这类换能器广泛应用于航空航天复合材料、锂电池极片等的高分辨率C扫描成像。

04 商业前景

传感器市场在2025年上半年显示出强劲增长。根据华源证券的研报数据，2025年上半年传感器营业收入同比增长28.77%。

这一增长主要得益于公司持续研发投入，实现产品升级，进一步提升产品在智能汽车、智能仪表、工业控制等方面的应用。

东丽公司加大了对国内市场的开拓力度，2025年上半年境内收入增长30%，而境外收入维持稳定。

公司在精密超声换能器领域深度参与制定了《超声软组织手术设备换能器团体标准》，并获发布实施。通过精密超声换能器领域技术积累，有望推动国产医疗器械核心技术的创新突破与产业化进程。

05 前沿趋势

超声波换能器技术正朝着更高频率、更小尺寸和更强功能的方向发展。东丽公司已经在实验条件下验证了P(VDF-TrFE)薄膜在250MHz高频下的优异性能。

微型化和低功耗是另一个重要趋势。随着半导体制造工艺的引入，超声波换能器正在变得更小更精密。

国内企业已成功开发出6F微型介入探头（约2mm），可应用于心腔内超声、冠脉检测等领域。

这些技术进步正在推动超声波换能器向更广泛的领域扩展，包括自动驾驶汽车的传感系统、消费电子产品中的手势识别，以及智能家居中的非接触式控制。

东丽工程师设计的2025年新型PVDF薄膜换能器，检测分辨率较上一代产品提升近40%。

随着实验室数据记录的完成，这块薄如蝉翼的压电材料在医疗超声探头中帮助医生看清微小的血管斑块；在飞机制造线上，检测着复合材料内部最细微的分层缺陷，悄然改变着我们“观察"世界的方式。