吴然然， 夏 慧， 张晶晶， 寻丽娜*， 孙直申， 李元园

1. 安徽大学电气工程与自动化学院， 安徽 合肥 230601 2. 中国科学院电工研究所， 北京 100190 3. 北京工业大学信息学部信息与通信工程学院， 北京 100124

引 言

传统的超声传感器多数是基于压电效应的， 它在特定应用场合比如与磁场耦合应用中存在电磁干扰等问题。 基于光声效应的超声传感器具有非接触性、 非破坏性等特点， 在医学、 工业等领域的成像和传感中具有广阔的应用前景[1-2]。 它的原理为脉冲激光照射在碳纳米复合材料上， 通过材料瞬时吸热膨胀产生高频高压超声信号， 产生的超声信号将在生物医学物理治疗、 无损检测等领域发挥重要作用。 基于碳纳米复合材料的光声传感器最关注的两个指标是声压和频率。 为了获得高振幅的光声信号， 通常是选择具有良好吸光性和高热膨胀系数的复合材料， 或者是增加入射激光的强度。 对于给定的材料， 它们的光致损伤系数决定了可产生的光声信号的上限， 因此有必要对光声特性进行详细研究。

近年来， 光学超声换能器得到飞速发展， 它弥补了压电换能器的局限性。 激光-超声换能器(laser induced ultrasonic transducer, LIU-T)是利用激光脉冲激励碳纳米复合材料产生超声信号， 其中碳纳米材料包括碳黑(CB)[4]、 碳纳米管(CNT)[5]、 碳纳米纤维(CNF)[6]、 蜡烛烟灰(CS)[7]、 还原氧化石墨烯(GO)[8])等等， 这些与金属吸收剂(如Cr金属薄膜(100 nm thickness))[9-10]、 微尺度吸光材料复合而有更高的吸光性能。

聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane， PDMS)因有较大的热膨胀系数被生物医学、 人造皮肤等领域作为弹性元件广泛应用。……