深夜的實驗室里，檢測屏幕上一條掃描線收束，航空復合材料內部的纖維鋪層與微小孔隙結構清晰可見，東麗公司的新型PVDF薄膜換能器完成了又一次精密檢測任務。

深夜的實驗室里，一臺高精度超聲顯微鏡正對航空復合材料進行掃描，屏幕上清晰地顯示出材料內部的纖維鋪層與微小孔隙。

實現這種精密“透視"的核心部件，是日本東麗公司新研發的基于PVDF壓電薄膜的超聲波換能器，這款厚度不足人類頭發直徑十分之一的壓電薄膜，正在重新定義人類“觀察"物質內部結構的極限。

01 材料革新

東麗公司的工程師大東弘二及其團隊在上世紀70年代末發現了PVDF壓電薄膜在超聲領域的潛力。這一發現最初發表在1980年的日本超音波醫學會期刊上。

經過數年研究，1987年東麗研究人員在《應用物理雜志》上發表重要論文，展示了5微米厚P(VDF-TrFE)膜在250MHz時具有0.26的高機電耦合系數，標志著高頻超聲波技術的重大突破。

相比傳統壓電陶瓷(PZT)，聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物薄膜具有明顯優勢。PVDF薄膜的聲阻抗約為4 MRayl，遠低于陶瓷的30 MRayl，更接近水和生物組織的聲學特性。

聲學匹配度的提升帶來顯著優勢。PVDF換能器無需復雜的聲學透鏡即可發射和接收超聲波，拉近被測物體與換能器之間的距離，消除聲學透鏡中混響引起的噪聲影響，從而獲得更清晰的檢測波形。

02 技術演進

東麗超聲波換能器已形成完整的產品系列，覆蓋多種頻率和尺寸規格。產品頻率可在15MHz至150MHz之間以5MHz為增量調整，傳感器直徑可在1.2-8mm之間生產。

新型號如PT20-3-10提供20MHz頻率、3mm口徑和10mm焦距，而PT100-1.2-1.5型號則提供100MHz高頻和極小的1.2mm口徑，適用于高精度的微區檢測。

使用3微米厚薄膜制作的換能器，在150MHz頻率下表現出6.5dB的轉換效率和30ns的振鈴時間寬度，這一性能指標為超高頻超聲成像奠定了基礎。

現代超聲系統通過優化PWM調制算法，已能實現0.1Hz步進的頻率微調，使系統能夠根據不同材質密度動態調整穿透深度。

03 應用領域

醫療領域是東麗換能器的重要應用方向。在醫學超聲成像中，PVDF換能器主要用于高頻超聲探頭，如血管內超聲、眼科超聲和皮膚超聲，實現高分辨率成像。

1980年代的研究已證實，單元素PVDF凹面換能器(3.5-7.5MHz)相比傳統陶瓷換能器能提供更高質量的圖像。

在工業無損檢測領域，東麗換能器展現出獨特值。它們特別適用于高頻精密檢測，如薄壁材料、復合涂層、精密陶瓷或半導體元件的微缺陷檢測。

水浸檢測應用中，這類換能器廣泛應用于航空航天復合材料、鋰電池極片等的高分辨率C掃描成像。

04 商業前景

傳感器市場在2025年上半年顯示出強勁增長。根據華源證券的研報數據，2025年上半年傳感器營業收入同比增長28.77%。

這一增長主要得益于公司持續研發投入，實現產品升級，進一步提升產品在智能汽車、智能儀表、工業控制等方面的應用。

東麗公司加大了對國內市場的開拓力度，2025年上半年境內收入增長30%，而境外收入維持穩定。

公司在精密超聲換能器領域深度參與制定了《超聲軟組織手術設備換能器團體標準》，并獲發布實施。通過精密超聲換能器領域技術積累，有望推動國產醫療器械核心技術的創新突破與產業化進程。

05 前沿趨勢

超聲波換能器技術正朝著更高頻率、更小尺寸和更強功能的方向發展。東麗公司已經在實驗條件下驗證了P(VDF-TrFE)薄膜在250MHz高頻下的優異性能。

微型化和低功耗是另一個重要趨勢。隨著半導體制造工藝的引入，超聲波換能器正在變得更小更精密。

國內企業已成功開發出6F微型介入探頭（約2mm），可應用于心腔內超聲、冠脈檢測等領域。

這些技術進步正在推動超聲波換能器向更廣泛的領域擴展，包括自動駕駛汽車的傳感系統、消費電子產品中的手勢識別，以及智能家居中的非接觸式控制。

東麗工程師設計的2025年新型PVDF薄膜換能器，檢測分辨率較上一代產品提升近40%。

隨著實驗室數據記錄的完成，這塊薄如蟬翼的壓電材料在醫療超聲探頭中幫助醫生看清微小的血管斑塊；在飛機制造線上，檢測著復合材料內部最細微的分層缺陷，悄然改變著我們“觀察"世界的方式。