近日，我院在MEMS声学领域SCI二区期刊《Measurement》上发表题为“Beam-groove-coupled piezoelectric micromachined ultrasonic transducer with enhanced transmission performance”的研究论文。学院青年教师巴雁远为论文第一作者，硕士生周远航为除导师外第一作者，河南师范大学光电工程学院为第一单位，该研究工作获得了河南省自然科学基金项目、河南省科技攻关计划项目以及河南省高等学校重点科研项目的支持。
压电微机械超声换能器（PMUT）凭借其微型化、低功耗和易集成的优点，已成为非破坏性检测、距离传感和能量收集等领域的关键器件。论文聚焦传统PMUT受限于振膜刚度高、残余应力难以释放等关键问题，提出了一种新颖的梁-槽耦合PMUT（BG-PMUT）设计，通过在方形振膜对角线方向引入刻蚀槽并结合悬臂梁支撑结构，有效调控了振膜的应力分布和振动模态。该设计促进了传统高斯振动模态向高效活塞式模态的转变，显著增大了有效振动面积和机电能量转换效率。实验结果表明，在1 Vpp（-5 V偏置）的低驱动电压下，BG-PMUT在73.8 kHz的共振频率处实现了14,500 nm的最大共振位移，相较于传统方形PMUT的4,800 nm位移，提高了9,700 nm。在距离振膜表面10 cm处，该器件产生的声压级达到107.3 dB（参考声压2 × 10⁻⁵ Pa），比传统PMUT高出约6.6 dB。
该研究成果显著提升了PMUT的振动位移和声学输出性能，同时保持了较低的运行频率，在高精度空气测距、非破坏性检测和能量收集等领域展现出广阔的应用前景。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.measurement.2026.122127
（文 巴雁远 张熙）