專利名稱：：聲匹配材料和超聲波振動器和超聲波流量計的制作方法
技術領域：
：本發明涉及用于在流體(特別是氣體)中發送超聲波和接收在流體中傳播的超聲波的聲匹配體、使用所述聲匹配體的超聲波振動器以及使用所述超聲波振動器的超聲波流量計。
背景技術：
：超聲波振動器50通常具有圖16所示的構造。在圖16中，使用結合裝置55將壓電材料51與殼體53結合。殼體由金屬材料如不銹鋼形成。聲匹配層52經結合裝置54進一步結合到殼體53上。壓電材料51將電信號轉化成機械振動。這種機械振動通過聲匹配層55作為超聲波傳送進氣體中。為了使壓電材料51中產生的所述振動有效地傳送進氣體中，需要考慮聲阻抗。材料的聲阻抗Z由聲速(C)和密度(p)定義，如式(IO)。Z"xC(10)作為振動產生裝置的壓電材料51的聲阻抗ZP是30x106kg/(m2s)。另一方面，作為超聲波的輻射介質的氣體例如空氣的聲阻抗約400kg/(m2s)。如上所述，壓電材料51和空氣的聲阻抗實際上是不同的。當壓電材料和輻射介質的聲阻抗不同時，超聲波易于在其間的界面處反射。當超聲波反射時，由于空氣傳播的超聲波的強度弱，因此存在超聲波不能有效地傳送到預定對象的問題。為了解決該問題，使用聲匹配層(也稱作聲匹配部件)，并在壓電材料和輻射介質之間形成。形成聲匹配部件，使得部件的聲阻抗ZM滿足下式(ll)，由此確保超聲波有效傳播進輻射介質中。ZM=(ZpxZA)(l/2)(11)最佳值約為11x104kg/(m2s)。從式(ll)可以理解，聲匹配層需要是固體，并具有低密度和低聲速。干燥凝膠經常用作滿足這些要求的材料。制造這種干燥凝膠的方法公開在例如日本專利公開特許公報特開No.2005-8424中。日本專利公開特許公報特開No.2002-262394公開了使用干燥硅膠的超聲波振動器。發明公開發明所要解決的問題在圖11所示構造的超聲波振動器中，殼體53由金屬材料如不銹鋼形成。不銹鋼的熱膨脹系數例如為約17.8ppm/°C，相對較高。另一方面，用作聲匹配層52的干燥凝膠的熱膨脹系數為幾個ppm/。C或更小。因此，當干燥凝膠與殼體53結合且殼體53隨環境溫度的變化膨脹或收縮時，干燥凝膠不以與殼體53相同的方式膨脹或收縮，因為干燥凝膠不易于膨脹或收縮。結果使得干燥凝膠破裂。因此，超聲波振動器的操作不穩定。此外，由于壓電材料的熱膨脹系數例如為7.5ppm〃C，因此當干燥凝膠與壓電材料51結合時也出現相同的問題。本發明的目的是解決上述問題，并提供由干燥凝膠形成的針對使用環境的溫度變化可穩定操作的聲匹配體、使用所述聲匹配體的超聲波振動器以及超聲波流量計。解決問題的方式為解決上述問題，本發明提供一種聲匹配體，其包括通過聚合含有可聚合有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠，所述有機硅化合物其中不可水解的有機基團與硅直接結合。通過聚合含有這種特定有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠比被提出作為聲匹配體的常規干燥凝膠更柔軟。這里，術語"聲匹配體"用于指作為聲匹配層被引入超聲波振動器等之前的獨立部件，并且在引入超聲波振動器之后其可被稱作"聲匹配層"。即，"聲匹配體"和"聲匹配層"在功能上沒有不同，它們的不同之處在于是否被引入超聲波振動器等中。本發明的聲匹配體可以是僅由干燥凝膠形成的單層結構，或者可以是由干燥凝膠和另一種多孔體形成的疊層結構。疊層結構的聲匹配體優選由干燥凝膠和陶瓷多孔體形成。本發明還提供一種包括壓電材料和聲匹配層的超聲波振動器，其中所述聲匹配層是本發明的聲匹配體。此外，本發明提供一種包括超聲波振動器的超聲波流量計，所述超聲波振動器包括壓電材料和聲匹配層，在所述振動器中所述聲匹配層是本發明的聲匹配體。發明效果本發明的聲匹配體其特征在于，其由干燥凝膠形成，所述干燥凝膠由含有特定有機硅垸化合物的單體形成并具有更大的柔軟性。當這種聲匹配體用在超聲波振動器中時，由于殼體隨使用環境的溫度變化而膨脹或收縮，聲匹配體可隨殼體而進行膨脹或收縮，那么這種特性可以防止聲匹配體破損。因此，其中使用本發明的聲匹配體的超聲波振動器和包括所述超聲波振動器的聲音流量計可以在寬的溫度范圍內穩定地操作，并且可以安全和良好地發送和接收超聲波。圖1是橫截面圖，示意性地表示本發明的超聲波振動器的實施方案。圖2是流程圖，表示制造本發明的聲匹配體的第一方法。圖3是示意圖，表示在制造本發明的聲匹配體中使用的有機硅垸化合物的分子。圖4是示意圖，表示在制造本發明的聲匹配體中使用的硅烷化合物的分子。圖5(a)和圖5(b)是示意圖，分別表示制造本發明的聲匹配體的第一方法中材料準備步驟和凝膠化步驟中的凝膠材料。圖6(a)、圖6(b)和圖6(c)是示意圖，分別表示在制造本發明的聲匹配體的第二方法中材料準備步驟、凝膠化步驟和重構步驟中的凝膠材料。圖7是橫截面圖，示意性地表示測量構成本發明的聲匹配體的干燥凝膠的撓曲強度的夾具。圖8是表示構成本發明的聲匹配體的干燥凝膠的撓曲強度測量結果的圖。圖9是本發明的超聲波振動器的另一種實施方案的截面圖。圖10是流程圖，表示用于制造圖9中示出的超聲波振動器的方法。圖ll是橫截面圖，表示本發明的聲匹配體的一個實施方案。圖12是流程圖，表示用于制造構成本發明的聲匹配體的陶瓷多孔體的方法。圖13是示意圖，表示制造本發明的聲匹配體的第三方法。圖14是橫截面圖，示意性地表示根據圖13所示方法制造的本發明的聲匹配體的一部分。圖15是方塊圖，表示本發明的超聲波流量計的構造。圖16是橫截面圖，示意性地表示現有技術超聲波振動器。字母或數字說明1，50...超聲波振動器;2，52...聲匹配層;3，51...壓電材料;4，4a，4b，54...結合部件;5，6，55...電極;14...有機硅烷化合物;15...不可水解的有機基團；16...硅；17...可水解的有機基團；18...四烷氧基硅烷；19...凝膠材料溶液；20...濕凝膠；21...凝膠材料溶液；22...濕凝膠；23...重構溶液；24...濕凝膠；25...用于測量撓曲強度的夾具；26...樣品；27...測量臺；28..推壓桿；31...超聲波振動器；32，53...殼體；33，34...電極；35...導電裝置；36...端子板；37,38...電極端子；39...端子板的絕緣部分；40...密閉空間；41...陶瓷基體；42...第一多孔體；43...第二多孔體；44...聲匹配體；45...孔；61...模具；62...容器；63...凹部；64...原料溶液；65...陶瓷基體；66...孔；81...通路；82...超聲波振動器A;83...超聲波振動器B;84...發送裝置；85...接收裝置；86...計時裝置；87...切換裝置；88...超聲波流量計；89...計算單元。具體實施例方式下面，選擇性參照本發明的實施方案。應該注意的是，本發明不限于本發明的實施方案。使用本發明的聲匹配體構成的超聲波振動器的例子示于圖1。在圖1中，聲匹配體由附圖標記2表示，并使用粘合劑作為結合體4與作為被結合部件3的壓電材料結合，由此形成超聲波振動器l。彼此相對的電極5和6形成在壓電材料4上。通過加熱銀或金等的導電膏并進行烘焙形成電極。電極5和6使用焊料或銀焊料與電極導線7和8電連接。下面，說明構成聲匹配體的干燥凝膠，并進一步說明由干燥凝膠和另一種多孔體形成的復合結構的聲匹配體。(干燥凝膠)本發明的聲匹配體包括通過聚合含有可聚合有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠，所述有機硅化合物其中不可水解的基團與硅直接結合(下面，為方便起見，將這種有機硅化合物稱作"第一有機硅化合物")。可聚合有機硅化合物是一種通過水解和/或脫水反應生成含有重復Si-0鍵的聚合物的化合物。可聚合有機硅化合物例如是其中可水解的有機基團與硅、硅烷醇、具有OH基團的硅氧烷化合物等結合的硅垸化合物。本發明的聲匹配體優選含有通過聚合含有有機硅烷化合物的單體形成的干燥凝膠，所述有機硅垸化合物其中可水解的有機基團和不可水解的化合物與同一硅直接結合。通過聚合有機硅烷化合物和/或通過聚合有機硅垸化合物與另一種化合物，然后干燥，得到干燥凝膠。在這種干燥凝膠中，不可水解的有機基團與形成凝膠骨架的硅結合。據認為，這將確保柔軟性。有機硅垸化合物優選含有兩個或更多個可水解的有機基團。這是因為為了使有機硅垸化合物水解以進行聚合，從而形成由Si-O鍵構成的骨架，要求兩個或更多個可聚合部分。然而，具有一個可水解的有機基團的有機硅烷化合物可以與具有兩個或更多個可水解的有機基團的另一種有機硅烷化合物和/或另一種可聚合化合物一起使用。有機硅烷化合物具有例如圖3示意性示出的構造。在圖3示出'的化合物14中，一個不可水解的有機基團15與硅16直接結合，三個可水解的有機基團17與硅16直接結合。不可水解的有機基團沒有通過水解而與另一種有機硅垸化合物聚合。可水解的有機基團通過水解、然后脫水反應而與另一種有機硅垸化合物聚合。該圖中示出的化合物的例子是下式(2)說明的有機三烷氧基硅烷。可水解的有機基團包括碳數為1~4的烷氧基、乙酰氧基、-O-N-C-R(R')代表的肟基團、-0-C(R)=C(R')R代表的烯氧基、氨基、-O-N(R)R'代表的氨氧基、和-N(R)-C—0)R'代表的酰胺基團(在這些式中，R、R'和R"獨立地是氫或一價烴)、和卣原子。作為不可水解的有機基團，可以例舉的有碳數為18的取代或未取代的一價烴基。具體而言，可以例舉的有垸基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基；環垸基，如環戊基或環己基；芳垸基，如2-苯基乙基或3-苯基丙基；芳基，如苯基或甲苯基；烯基，如乙烯基或烯丙基；鹵素取代的烴基，如氯甲基、7-氯丙基或3,3，3-三氟丙基；取代的烴基，如，甲基丙烯酰氧基丙基、7-縮水甘油醚氧丙基、3，4-環氧環己基乙基或T巰基丙基。考慮到有機硅烷化合物的易于合成以及可獲得性，不可水解的有機基團優選是碳數為14的烷基或苯基。從防止得到的干燥凝膠的硬度過度下降的觀點來看，這種不可水解的有機基團是優選的。更具體而言，優選的是，有機硅烷化合物是選自下式(2)代表的有機三烷氧基硅烷和下式(3)代表的有機二烷氧基硅垸中的至少一種化合物。R3si(OR2)3(2)(R5)2Si(OR勺2(3)在式(2)和(3)中，R2和R4中的各個是碳數為卜4的垸基。在式(2)中，所有R2s通常是相同的，但它們可以彼此不同。這種情況也適用于式(3)中的R4。R3和R5中的各個是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基。具體而言，作為不可水解的有機基團，可以例舉的有碳數為1~8的一價烴。具體而言，可以例舉的有烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基；環垸基，如環戊基或環己基；芳烷基，如2-苯基乙基或3-苯基丙基；芳基，如苯基或甲苯基；烯基，如乙烯基或烯丙基；鹵素取代的烴基，如氯甲基、7-氯丙基或3,3，3-三氟丙基；取代的烴基，如7-甲基丙烯酰氧基丙基、T縮水甘油醚氧丙基、3，4-環氧環己基乙基或7-巰基丙基。R3以及R5優選為碳數為1~4的烷基、和苯基。其原因如上所述。在式(3)中，兩個R5通常是相同的，但它們可以彼此不同.作為式(2)的三烷氧基硅烷，可以例舉的有甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三異丙氧基硅垸、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷。作為式(3)的二垸氧基硅垸，可以例舉的有二甲基二甲氧基硅垸、二甲基二乙氧基硅垸、二苯基二甲氧基硅垸、二苯基二乙氧基硅垸和甲基苯基二甲氧基硅烷。當式(2)或(3)代表的化合物被聚合時，聚合后的分子量優選為200或更大。當分子量為200或更大時，可以更確保和更有效地使得到的凝膠軟化。分子量通常為10000或更小，優選2005000。如果分子量小于200，那么可能難于保持凝膠的形狀。如果分子量大于5000，那么得到的干燥凝膠的強度可能降低。可選擇地，本發明的聲匹配體可包括通過聚合以下單體形成的干燥凝膠，所述單體含有下式(4)代表的聚硅氧垸二醇作為第一有機硅化合物。這種化合物產生賦予通過聚合這種化合物得到的干燥凝膠柔軟性的顯著效果。因此，通過聚合含有這種化合物的單體形成的干燥凝膠具有柔軟性，并且當所述干燥凝膠用作聲匹配體時，發揮與通過聚合上述有機硅烷化合物形成的干燥凝膠相同的效果。HO((R6)2SiO)nH(4)式(4)是在兩端均具有OH基團并包括重復的-R6)2SiO-的硅氧垸化合物。通過在OH基團處的脫水和縮合反應可聚合這種化合物。在式(4)中，R6是碳數為14的烷基。在式(4)中，所有R6通常相同，但它們可以彼此不同。當R6是甲基時，式(4)代表的化合物是聚二甲基硅氧烷二醇。"n"是2或更大的整數，優選5100。當"n"大于100時，與其他形成干燥凝膠的材料的相容性傾向于變差，從而可能造成諸如凝膠中的不均勻性的缺點。當"n"小于2時，得到的凝膠可能未被充分軟化。此外，當式(4)代表的化合物與式(1)代表的化合物一起使用時，容易控制反應速度，因為它們傾向于共聚(交聯)。本發明的聲匹配體中含有的干燥凝膠可以含有通過聚合這樣的單體形成的干燥凝膠，所述單體除第一有機硅化合物之外含有下式(l)代表的化合物或式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物。Si(ORl)4(1)式(l)代表的化合物是四烷氧基硅垸。每個R1是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基。作為R1的例子，可以例舉的有對上面R3和R5例舉的基團。因此，這里省略Rl的例子。與優選的R3和R5相似，優選Rl是碳數為14的垸基或苯基。在式(1)中，四個Rl通常相同，但它們可以彼此不同。式(l)代表的化合物具有如圖4示意性示出的構造。如圖4所示，在四烷氧基硅垸18中，僅有可水解的有機基團17與硅15結合。更具體而言，式(l)代表的化合物的例子包括四甲氧基硅垸和四乙氧基硅烷。通過含有除第一有機硅化合物之外的式(l)代表的四垸氧基硅烷的單體得到的干燥凝膠同時具有強度和柔軟性。因此，使用這種干燥凝膠的聲匹配體表現出耐久性，并且更不易于破裂，因為匹配體可隨被結合部件(例如，殼體)由于使用環境的溫度變化造成的膨脹或收縮而變化，并且匹配體自身的強度高。在這種情況下，通過使第一有機硅化合物和四垸氧基硅烷或其部分水解的聚合物同時進行聚合處理可以得到干燥凝膠。或者，通過在濕凝膠存在下聚合第一有機硅化合物可以制造干燥凝膠，其中所述濕凝膠通過聚合四垸氧基硅垸的部分水解的聚合物或四垸氧基硅垸而形成。以這種方式形成的這種凝膠具有因四垸氧基硅烷帶來的強度和因第一有機硅化合物帶來的柔軟性，并得到在很寬的溫度范圍內穩定操作的超聲波振動器和超聲波發送和接收裝置。優選通過其中第一有機硅化合物的量占四烷氧基硅垸和四烷氧基硅烷部分水解的聚合物的總量的0.01wt。/。10wt。/。的單體形成本發明的聲匹配體中所含的干燥凝膠。這種單體生成分別因第一有機硅化合物和四烷氧基硅烷而表現出的優異特性的干燥凝膠。當先聚合四烷氧基硅烷、然后聚合第一有機硅化合物時，優選使用這種比例的第一有機硅化合物。本發明的聲匹配體所含的干燥凝膠可以含有通過聚合這樣的單體而形成的干燥凝膠，所述單體除含有第一有機硅化合物之外，還含有下式(5)和(6)代表的至少一種化合物與下式(7)代表的化合物的共聚物。CH2《RiO(COOR11)(5)CH2-CRi2(COOR13)(6)CH2=CR14(COOR15)(7)在式(5)(7)中，Rl0、Rl2和Rl4中的每一個是氫原子或甲基。在式(5)中，Rll是碳數為1~9的取代或未取代的一價烴。在式(6)中，Rl3是選自環氧基團、縮水甘油基和含有這些基團中的至少一種的烴基(例如，T縮水甘油醚氧丙基)的基團。在式(7)中，Rl5是含有烷氧基甲硅烷基或鹵化的甲硅烷基的烴基。更具體而言，Rl5選自三甲氧基甲硅烷基丙基、二甲氧基甲基甲硅烷基丙基、單甲氧基二甲基甲硅垸基丙基、三乙氧基甲硅垸基丙基、二乙氧基甲基甲硅烷基丙基、乙氧基二甲基甲硅垸基丙基、三氯甲硅垸基丙基、二氯甲基甲硅垸基丙基、氯二甲基甲硅垸基丙基、氯二甲氧基甲硅垸基丙基和二氯甲氧基甲硅烷基丙基。通過聚合CH2=C，式(5)或(6)代表的化合物和式(7)代表的化合物形成共聚物。這種共聚物在甲硅垸基處與共聚物或第一有機硅化合物聚合，生成含有重復Si-O的聚合物。對于式(5)(7)代表的化合物中的每一種，可以使用兩種或更多種類型的化合物。換句話說，可以使用由式(5)代表的兩種類型的化合物和式(7)代表的兩種類型的化合物形成的共聚物(四種類型)。當含有式(5)和(6)代表的至少一種化合物和式(7)代表的化合物的共聚物的單體被聚合時，可以得到具有更高柔軟性的干燥凝膠。因此，所述干燥凝膠更易于隨著被結合部件由于使用環境的溫度變化造成的膨脹或收縮而變化。特別地，式(5)代表的化合物可更有效地使凝膠軟化。此外，通過聚合含有這些化合物的共聚物的單體形成的干燥凝膠對于不同基材具有更高的粘合性，因此使用干燥凝膠的聲匹配體難于從被結合部件剝離，并可以穩定地操作。特別地，式(6)代表的化合物能夠更有效地改進對基材的粘合性。通過聚合含有第一有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠優選其密度為0.15g/cm3~1.00g/cm3，通過使用氮吸附法的BJH方法測定的平均孔徑為2mm40nm。此外，根據應用，選擇本發明的聲匹配體的尺寸和形狀。例如，當聲匹配體用作超聲波振動器中的聲匹配層時，其可以是直徑約5mm約20mm、厚度約0.4mm約1.5mm的圓盤形狀。上述干燥凝膠可以單獨地構成聲匹配體，或可以與另一種多孔材料一起構成復合體，使得復合體構成聲匹配體。由于干燥凝膠的端部傾向于斷裂，因此所述干燥凝膠優選與另一種多孔材料一起形成復合結構，使得凝膠的端部受到保護。與這種干燥凝膠一起構成復合體的多孔材料優選是陶瓷多孔體。此外，復合體具有其中凹部形成在陶瓷多孔體中、干燥凝膠置于凹部內從而使得干燥凝膠的邊緣部分受到保護的構造。例如，本發明提供一種包括第一多孔體和第二多孔體的聲匹配體,其中第一多孔體是包括構成陶瓷基體的陶瓷粒子的陶瓷多孔體，其中所述陶瓷基體限定多個孔，在所述陶瓷基體中形成陶瓷粒子間空隙，和所述第二多孔體是通過聚合含有第一有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠。在這種聲匹配體中，第二多孔體改進了其聲阻抗與氣體的聲阻抗的匹配，第一多孔體用于保護第二多孔體。此外，除了被陶瓷基體限定的孔之外，第一多孔體具有在陶瓷基體中形成的陶瓷粒子間空隙。換句話說，這種陶瓷多孔體的結構具有許多空隙，作為整體具有高強度，因此，其密度低。此外，陶瓷基體的骨架不會線性延伸并產生超聲波用的曲折通路，因為存在孔和陶瓷粒子間空隙。這降低了超聲波的傳播速度。因此，所述第一多孔體具有低密度和低聲速的特性，在將其用作聲匹配層的超聲波振動器中具有明顯改進的超聲波傳播特性。這里，"孔"指當在宏觀上(例如，借助于約20倍放大的顯微鏡)觀察由陶瓷粒子構成的陶瓷基體時所觀察到的空隙部分。"陶瓷粒子間空隙"指在構成陶瓷基體的各粒子間形成的微小空間，具體而言指直徑不大于10/mi的小孔。或者，可以認為，"L"是根據下述方法使陶瓷漿料發泡形成的空隙，"陶瓷粒子間空隙"是在不管有無發泡在陶瓷中形成的。在這種復合結構的聲匹配體的第一多孔體中，優選孔的尺寸使得孔徑(孔尺寸)分布的中心值為10/mi~500/mi。當第一多孔體具有這種尺寸的孔并且通過用第二多孔體的原料溶液浸漬而使第二多孔體與第一多孔體一體化以形成復合體時，促進了用材料溶液的浸漬。這種陶瓷基體優選含有難燒結的陶瓷，但是可以不含有難燒結的陶瓷。難燒結的陶瓷優選占陶瓷基體的80vol%，更優選占陶瓷基體的90vol%,再更優選占陶瓷基體的100vol%。.可選擇地，可通過混合用于形成陶瓷基體的材料(例如，氧化鋁)和孔形成材料，然后對孔形成材料和形成陶瓷基體的材料的混合物進行壓制，然后進行結合形成陶瓷基體的材料并除去孔形成材料的燒結處理，可以制造陶瓷多孔體。孔形成材料由在燒結處理中熔融的材料或在特定溶劑中溶解的材料形成。孔形成材料例如是丙烯酸類的球(在燒結處理中熔融)或鐵球(在硫酸中溶解)。形成陶瓷基體的材料可以由形成骨架的主要材料和尺寸不同于主要材料并使主要材料堅固的輔助材料形成。輔助材料例如是玻璃。在這種復合結構的聲匹配體中，第二多孔體的外周部分優選被第一多孔體包圍。即，第二多孔體的表面方向的輪廓(即，限定第二多孔體的表面積的輪廓)優選與第一多孔體接觸。通過這種構造，可以防止第二多孔體的外邊緣斷裂，因此通過打磨第二多孔體所放置的表面可以控制這種復合結構的聲匹配體的厚度。在這種復合結構的聲匹配體中，第二多孔體優選填充第一多孔體中的部分或全部的孔和陶瓷粒子間空隙。這允許第二多孔體與第一多孔體通過固著效應而強固結合。當在由兩種不同材料形成的聲匹配體中兩種不同材料的熱膨脹系數不同時，其中一種材料可能由于使用環境的溫度變化而斷裂。由于在本發明的聲匹配體中干燥凝膠具有柔軟性，并且容易隨著周圍部件(多孔體)的膨脹或收縮而變化，從而不易發生斷裂，因此這種聲匹配體可以在很寬的溫度范圍內方便地使用。接下來，結合制造本發明的聲匹配體的方法。(第一制造方法)下面說明制造構成本發明聲匹配體的干燥凝膠方法的一個實施方案。圖2示出干燥凝膠制造步驟的流程圖。在圖2中，干燥凝膠制造步驟包括材料準備步驟(步驟a)、凝膠化步驟(步驟b)、重構步驟(步驟c)、疏水化步驟(步驟d)和干燥步驟(步驟e)。各步驟具體實施的操作顯示作為圖中中間部分的流程圖。此外，各步驟中使用的材料顯示在圖中的右列。下面，詳細說明各步驟ae。材料準備步驟(步驟a)該步驟是準備原料混合物溶液的步驟，其中在該步驟中加入作為形成干燥凝膠骨架的材料(凝膠材料)的第一有機硅化合物、使化合物水解的水、反應溶劑和催化劑。在圖2中，在示出的例子中，有機硅垸化合物用作第一有機硅化合物。有機硅垸化合物的例子如上所述。此外，上面例舉出的四垸氧基硅烷可以用作凝膠材料。此外，可以加入式(5)和(6)代表的至少一種化合物和式(7)代表的化合物的共聚物作為凝膠材料(單體成分)，以及有機硅烷化合物。可選擇地，可以使用式(4)代表的聚硅氧垸二醇化合物代替有機硅垸化合物。第一有機硅化合物、任選含有的聚合物、衍生自式(5)、(6)和(7)的化合物的共聚物和這些化合物的未反應材料的總和占聚合前總體的比例(即這些化合物占這些化合物和衍生自式(l)代表的化合物的單體的總量的比例)不受限制，但優選為0.01wt%~20wt%。當衍生自這些化合物的成分的濃度過低時，不能防止干燥凝膠的破裂，并且如果在基材上形成干燥凝膠，那么干燥凝膠可能從基材剝離下來。另一方面，如果衍生自這些化合物的成分的濃度過高，那么強度下降，并且在濕凝膠的干燥中會發生收縮。出于這些原因，衍生自這些化合物的成分的濃度在聚合之前優選為0.1wt%~10wt%。因此，在材料準備步驟(步驟a)中，任選地使用四垸氧基硅垸，使得在得到的干燥凝膠中，衍生自這些單體成分聚合之前的濃度在上述濃度范圍內。作為催化劑，使用一般的有機酸、一般的無機酸、一般的有機堿或一般的無機堿。作為有機酸，可例舉的有乙酸和檸檬酸。作為無機酸，可例舉的有硫酸、鹽酸和硝酸。作為有機堿，可例舉的有哌啶。作為無機堿，可例舉的有氨水。此外，亞胺系催化劑如哌啶可增大干燥凝膠中的孔直徑。因此，從降低得到的干燥凝膠的毛細管力的角度來看，這種催化劑是優選的。作為溶劑，可以使用水溶性有機溶劑，如低級醇，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇或二乙二醇，乙二醇或二乙二醇的單醚或二醚，低級酮，如丙酮，以及低級醚，如四氫呋喃和1，3-二氧戊垸。此外，當通過凝膠材料的水解和縮聚形成凝膠時，在材料準備步驟中加入水解所需的水。溶液優選被制備成使得其含有例如10wt%~40wty。的具有可水解的有機基團的有機硅化合物(有機硅烷化合物或聚硅氧垸二醇化合物)，和若含有這種化合物時，0.01wt。/。4.0wt。/c)的只具有不可水解的有機基團的硅烷化合物(四烷氧基硅烷)以及60wty。90wt。/。的溶劑。攪拌混合上述成分，進行材料準備。圖5(a)和圖5(b)是表明在有機硅烷化合物用作第一有機硅化合物時聚合之前和之后的狀態的示意圖。在圖5(a)和圖5(b)中，三角形(A)指圖3示出的具有不可水解有機基團15的有機硅烷化合物14，正方形(口)指圖4示出的僅具有可水解基團17的硅垸化合物18。圖5(a)表示其中分散有這些硅烷化合物、催化劑(圖未示)和溶劑的凝膠材料溶液19。通過催化劑使這些硅垸化合物水解，并聚合。圖5(b)示出聚合的硅烷化合物的示意圖。如圖所示，在凝膠材料溶液19中進行聚合形成濕凝膠20，然后干燥形成干燥凝膠。凝膠化步驟(步驟b)在該步驟中，通過將催化劑加到準備的混合物溶液中促進水解聚合，形成凝膠的固體骨架，從而生成含有溶劑的濕凝膠。為了加速凝膠化，任選地加入催化劑，并提高溶液的溫度。催化劑的例子按材料準備步驟中所述，因此這里省略。催化劑可以在材料準備步驟(步驟a)和凝膠化步驟(步驟b)這兩個步驟中加入。可選擇地，材料準備步驟(步驟a)和凝膠化步驟(步驟b)可以同時進行。凝膠化步驟可以在例如20。C7(TC下進行。重構步驟(步驟c)在該步驟中，在凝膠化步驟(步驟b)中形成的濕凝膠的固體骨架的一部分被分解，同時形成新的固體骨架。具體而言，通過加入并混合重構用材料、重構用催化劑、水和需要時的溶劑，制備重構材料溶液。在凝膠化步驟中形成的濕凝膠浸在該溶液中。通過該步驟的處理時間和處理溫度，可以調節干燥凝膠的密度。處理時間例如為2小時50小時，處理溫度例如為40°C80°C。在凝膠化步驟(步驟b)中所述的凝膠材料和催化劑可以用作重構步驟中使用的重構材料和重構催化劑。然而，重構材料和重構催化劑不必要求與凝膠化步驟中使用的凝膠材料和催化劑相同。重構材料溶液優選被制備成含有35wt。/。80wt。/。的具有可水解有機基團的有機硅化合物(有機硅垸化合物或聚硅氧垸二醇化合物)、如果含有則含0.04wt。/。8.0wt。/。的僅具有不可水解有機基團的硅烷化合物(四垸氧基硅烷)和20wt。/『60wt。/。的溶劑。在增強凝膠骨架后，為停止反應，使用例如異丙醇代替重構材料溶液使反應停止。疏水化步驟(步驟d)在該步驟中，通過使其中疏水化劑溶解在溶劑中的疏水化溶液與表面反應，在重構步驟(步驟c)中得到的濕凝膠表面引入疏水基團。作為疏水化劑，優選使用甲硅垸基化劑，因為其反應性高。作為甲硅烷基化劑，可例舉的有硅氮烷化合物、氯硅垸化合物、烷基硅烷醇化合物和烷基烷氧基硅烷化合物。在這些甲硅烷基化劑中，硅氮垸化合物、氯硅垸化合物和垸基垸氧基硅烷化合物直接或通過水解變成相應的烷基硅垸醇，并與凝膠表面上的硅烷醇基團反應。當垸基硅烷醇用作甲硅烷基化劑時，其按原樣與表面上的硅垸醇基團反應。在這些中，考慮到在疏水化步驟中的高反應性和易得性，氯硅垸化合物和硅氮垸化合物是特別優選的。考慮到易得性并且不會產生諸如氯化氫或氨氣等氣體，垸基烷氧基硅烷是特別適用的。更具體而言，作為甲硅垸基化劑的代表性例子，有氯硅烷化合物如三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷、硅氮垸化合物如六甲基二硅氮烷、垸基烷氧基硅垸化合物如甲氧基三甲基硅垸、乙氧基三甲基硅烷、二甲氧基二甲基硅垸、二甲氧基三甲基硅烷和二乙氧基二甲基硅垸、和硅烷醇化合物如三甲基硅烷醇和三乙基硅垸醇。當使用這些化合物時，垸基甲硅垸基如三甲基甲硅垸基被引入濕凝膠的表面，從而凝膠可被疏水化。可選擇地，氟化的甲硅烷基化劑可以用作疏水化劑。當其被使用時，凝膠的疏水性增強并可以極有效地進行疏水化。可選擇地，諸如乙醇、丙醇、丁醇、己醇、庚醇、辛醇、乙二醇或丙三醇等醇類以及諸如甲酸、乙酸、丙酸和琥珀酸等羧酸類可以用作疏水化劑。它們與凝膠表面上的羥基反應形成醚或酯，從而凝膠被疏水化。使用這些疏水化劑中任一種的反應相對較慢。為此，使用這些疏水化劑中任一種的處理均要求在高溫下進行(例如，60°C~80°C)。疏水化步驟是一種防止得到的干燥凝膠吸濕的處理。具體而言，通過將凝膠放入硅垸偶聯處理液中進行疏水化步驟。通過使用異丙醇代替溶液使疏水化反應(硅烷處理反應M亭止。干燥步驟(步驟e)在該步驟中，從通過進行所述步驟直到疏水化步驟所得到的濕凝膠除去溶劑，從而獲得干燥凝膠。作為干燥法有(1)自然干燥法和(2)特殊干燥法。(1)自然干燥法是最一般和最方便的干燥法。該方法是一種將含有溶劑的濕凝膠靜置以使液態的溶劑蒸發而將其除去的方法。從成本的角度來看，這種干燥法是最優選的。從生產率的角度來看，加熱濕凝膠的加熱干燥和其中濕凝膠處于低于大氣壓的減壓狀態的減壓干燥均應包括在自然干燥法中。加熱干燥的加熱溫度沒有限制到特定溫度，只要溶劑可在該溫度下蒸發。當凝膠的密度較低時，由于與凝膠中的溶劑的表面張力成比例的毛細管力的原因，在干燥過程中凝膠暫時收縮并可能破裂。為此，在干燥步驟中除去的溶劑優選是在沸點下的表面張力低的烴系溶劑，己垸、戊垸或其混合物由于不貴而是特別優選的。另一方面，從安全性的觀點來看，優選從凝膠中除去諸如異丙醇、乙醇或丁醇等醇類或水和有機溶劑的混合溶劑。出于這些原因，優選用上面例舉的溶劑代替用于形成濕凝膠的溶劑，然后對濕凝膠進行干燥處理。這樣可以降低干燥過程中的應力，并使濕凝膠可抵抗干燥中的破裂。(2)作為特殊干燥法有兩種方法-超臨界干燥法和冷凍干燥法。由于在超臨界干燥法中溶劑是作為超臨界狀態而不是通過液態除去的，因此不會產生形成氣-液界面的毛細管力。為此，濕凝膠在干燥中難于破裂。作為用于干燥的超臨界流體，可例舉的有水、醇和二氧化碳。在最低溫度下到達超臨界狀態的二氧化碳是無害的，并在多種情況下使用。具體而言，將液化二氧化碳充入耐壓容器中，并用液化二氧化碳置換容器中放置的濕凝膠中的溶劑。接下來，壓力和溫度上升到超臨界點以上，從而到達超臨界狀態。通過在保持溫度條件下逐漸排出二氧化碳完成干燥。冷凍干燥法是一種濕凝膠中的溶劑被冷凍并通過升華除去溶劑的干燥法。在這些方法中，溶劑不經歷液態，在凝膠中沒有產生氣-液界面，因此沒有產生毛細管力。為此，可以抑制干燥中凝膠的收縮。冷凍干燥法用的溶劑優選是在凝固點下蒸氣壓很高的溶劑。溶劑的例子包括叔丁醇、甘油、環己烷、環己醇、對二甲苯、苯和苯酚。在這些中，叔丁醇和環己烷由于在熔點下的蒸氣壓力很高而是特別優選的。通過先用在凝固點下蒸氣壓高的溶劑置換濕凝膠中的溶劑，可以更有效地進行冷凍干燥法。此外，在凝膠化中使用的溶劑本身在凝固點下具有高蒸氣壓是更優選的。這是因為通過省略溶劑置換可以進行有效地制造。干燥可以在疏水化步驟之后進行，或者可以在疏水化步驟之前進行。當疏水化步驟在干燥步驟之后進行時，通過使干燥凝膠接觸疏水化劑的蒸汽而不是溶液，將疏水基團引入干燥凝膠的表面。因此，這種方法可以降低使用的溶劑量。上述疏水化劑可以用作在干燥步驟之后進行的疏水化步驟中使用的疏水化劑。氯硅垸化合物如三甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷由于高反應性而是最優選的。此外，當使用氯硅垸化合物之外的疏水化劑時，使用可以氣態引入的諸如氨氣或氯化氫等催化劑是有效的。此外，當在氣相中進行疏水化時，可以提高疏水化時的溫度，而不受溶劑和疏水化劑沸點的限制。因此，氣相中的疏水化對于加速反應是有效的。此外，當濕凝膠是薄膜或粉末時，疏水化劑的蒸汽容易透入。當凝膠是薄膜時，可以有利地降低溶劑量。含有以上述方式制造的干燥凝膠的聲匹配體具有柔軟性。為此，即使作為被結合部件的壓電材料由于溫度變化而膨脹或收縮，具有柔軟性的聲匹配體也會隨著壓電材料的膨脹或收縮而膨脹或收縮，從而可以防止聲匹配體本身的破裂。這樣可以使圖1所示的本發明的超聲波振動器在很寬的溫度范圍內穩定地操作。(第二制造方法)下面說明制造構成本發明聲匹配體的干燥凝膠方法的另一種實施方案。圖6(a)圖6(c)是示意圖，分別表明當有機硅垸化合物用作該實施方案中的第一有機硅化合物時的材料準備步驟、凝膠化步驟和重構步驟。A和n的含義以及各附圖標記的含義如圖5所述。圖6(a)表示材料準備步驟(步驟a)中的凝膠材料溶液21，其中僅可水解的有機基團與硅結合的硅垸化合物18分散在其中。使該溶液進行凝膠化步驟(步驟b)，并進行凝膠化。如圖6(b)所示，將重構溶液23加到在凝膠化步驟(步驟b)中形成的濕凝膠22中，然后進行水解，所述重構溶液23其中具有不可水解的有機基團15的有機硅烷化合物14和僅具有可水解的有機基團17的有機硅垸化合物18被混合并分散。其結果是，通過水解和聚合(交聯)，得到濕凝膠24。材料準備步驟(步驟a)以及重構步驟(c)中使用的有機硅烷化合物、催化劑和溶劑按第一制造方法中所述，因此省略對它們的說明。此外，按與第一制造方法所述相同的方式進行疏水化步驟和干燥步驟。含有根據該制造方法形成的干燥凝膠的聲匹配體具有柔軟性。此外，與第一制造方法相比，該制造方法在重構步驟中使用有機硅烷化合物，使得可以在較短時間內穩定地制造干燥凝膠，且使得得到的干燥凝膠具有相對較高的彈性模量和柔軟性的構造。(第三制造方法)下面說明制造由上述特定干燥凝膠和陶瓷多孔體形成的復合結構的聲匹配體的方法的實施方案。在圖11中，給出根據該實施方案制造的復合結構的聲匹配體。圖11示出的聲匹配體44是例如直徑為10.8mm和厚度為1.8mm的圓盤形狀，其中包括作為第一多孔體42的陶瓷多孔體，干燥凝膠填充在第一多孔體42中形成的凹部內作為第二多孔體43。在圖11中，第一多孔體42是一種包括用作骨架的陶瓷基體41和被陶瓷基體41限定的孔45的結構。如上所述，在陶瓷基體41中形成陶瓷粒子間空隙。下面說明制造這種陶瓷基體的方法的實施方案。圖12示出陶瓷基體制造步驟的流程圖。制造步驟大致分成準備混合漿料(步驟A)、準備含有氣泡的漿料(步驟B)、成形步驟(步驟C)、干燥步驟(步驟D)、脫脂和燒結步驟(步驟E)和切斷步驟(步驟F)。各步驟具體實施的操作顯示作為圖中右側的流程圖。此外，各步驟中使用的材料顯示在圖的中列。步驟A包括混合/粉碎步驟，其中例如通過球磨機混合并粉碎作為進料材料的陶瓷粉末(例如，碳化硅和玻璃)和水(其中在需要時混合有機溶劑)，得到混合漿料，和消泡步驟，其中得到的混合漿料被消泡。陶瓷粉末含有至少一種難燒結的陶瓷粉末。所述難燒結的陶瓷粉末可以是例如碳化硅。消泡可以在充填氮氣的手套箱中進行。為此，在消泡步驟之前進行脫氣和氮氣置換步驟。步驟B是發泡步驟，其中在氮氣氣氛中，將表面活性劑(發泡劑)和膠凝劑加到混合漿料中，并用攪拌機混合它們。在該步驟中，表面活性劑的種類、陶瓷粉末的種類、攪拌機的速度、攪拌時間和溫度是決定含有的氣泡(即，在陶瓷多孔體中被陶瓷基體限定的孔)的尺寸和分布的參數。因此，這些參數必須被適當地選擇，從而得到所需的孔。該步驟對于確定多孔結構是重要的步驟。步驟C是在任意形狀的模具中轉移得到的含有氣泡的陶瓷漿料，然后凝膠化，形成凝膠多孔成型體的步驟。通過將漿料在密封的模具中放置數十分鐘進行凝膠化。為從模具中取出凝膠多孔成型體并除去水分和部分有機成分而進行步驟D。由于要被手持的凝膠多孔成型體是堅實的(固化的)，因此易于處理。可選擇地，可以通過滑動模具的部分模具壁，使凝膠多孔成型體的上表面、下表面和側表面中的至少一個表面露出，從而進行步驟D。這樣，由于不必須從模具中取出凝膠多孔成型體，因此凝膠多孔成型體被損壞的可能性降低。優選進行干燥，以防止凝膠多孔成型體中含有的氣泡分解、移動和聚集。例如，凝膠多孔成型體優選在不低于20°C和不大于30°C的溫度下緩慢干燥48小時或更長時間。步驟E包括脫脂步驟，其中干燥的多孔成型體被加熱到除去成型體中所含的過量有機組分所需的溫度，和燒結步驟，所述燒結步驟在高溫下進行燒結(或焙燒或煅燒)，使得陶瓷粉末結合形成基體。具體而言，脫脂的溫度和時間段根據所用的有機組分的種類和量來決定。例如，燒結可以在40(TC70(TC下進行24小時48小時，從而燒掉膠凝劑。燒結溫度根據使用的陶瓷粉末(即，玻璃或難燒結的陶瓷粉末)來決定。例如，當碳化硅和熔點低于碳化硅熔點的玻璃用作陶瓷粉末時，燒結在例如80(TC下進行。燒結時間可以是例如12小時48小時。當使用含有碳化硅和玻璃的陶瓷粉末時，可以認為在該燒結處理中一部分碳化硅粒子通過玻璃彼此結合，而大部分碳化硅粒子通過氧彼此結合。可選擇地，可以僅使用碳化硅用作陶瓷粉末。在這種情況下，燒結溫度可以為900°C~1350°C，燒結時間可以是例如12小時~48小時。步驟F是將得到的燒結體(陶瓷多孔體)切斷成為其用作聲匹配體的體所需尺寸的步驟。按這種方式制造的陶瓷多孔體是這樣的結構，所述結構具有這樣的孔，孔徑分布的中心值為10/mi500/mi，孔隙率至少60vol%，表觀密度約0.4g/cm3約0.8g/cm3。此外，在陶瓷多孔體中，多個孔連接形成連通孑L。如圖11所示，其中第二多孔體43(干燥凝膠)置于第一多孔體42(陶瓷基體)中形成的凹部內的復合體可以通過圖13所示的方法制造。圖13表示這樣的狀態，所述狀態下具有在其中放置第二多孔體的凹部63的第一多孔體42以凹部63向下被置于模具61上，并且它們被放入容器62中。用在圖2中所示步驟a制備的原料溶液64填充容器62，該步驟按第一制造方法所述。當將模具61浸在該溶液64中時，溶液64浸透作為陶瓷多孔體的第一多孔體42中的連通孔。其結果是，凹部63被溶液64填充。接下來，保持該狀態進行圖2示出的步驟b。這里，第一多孔體42中的連通孔是通過陶瓷基體中限定的孔之間的連接、孔和粒子間空隙之間的連接和粒子間空隙之間的連接形成的開孔。圖14是第一多孔體42置于圖13示出的模具61上的一部分的放大圖。由于第一多孔體42中形成的凹部63被浸透多孔體42中連通孔的溶液充滿，因此凝膠也形成在第一多孔體的連通孔內(該凝膠最終用于形成第二多孔體(干燥凝膠43))。在凹部63中形成的凝膠也與模具61接觸。在圖14中，僅示出了陶瓷基體65限定的孔66和由這些孔形成的連通孔，但應該注意到，連通孔形成在孔66和陶瓷粒子間空隙之間以及陶瓷粒子間空隙之間。由于進行作為步驟C的重構步驟以保持這種結構，因此新加入的有機硅垸化合物、水、氨水和乙醇的混合溶液也通過形成在第一多孔體43的孔66中的凝膠，然后到達在凹部63中形成的凝膠，以增強在凹部63內和在孔66內的凝膠骨架。然后，進行直到步驟d的步驟以保持這種結構。在各步驟中使用的溶液和溶劑通過在第一多孔體42的孔66內形成的凝膠到達凹部63。換句話說，已經通過孔66內形成的凝膠的溶液等增強了在凹部63內形成的凝膠骨架或使在凝膠中進行的反應停止。因此，第一多孔體42中的孔66過小，其缺點在于，溶液不能充分地浸透而幾乎不能到達在凹部63內形成的凝膠43。當第一多孔體42中的孔66過大時，超聲波傳播受阻。為此，第一多孔體42優選被這樣形成，即使得陶瓷基體限定的孔66的孔徑分布的中心值為100pm50(Him。在含有氣泡的漿料的制備步驟中調整第一多孔體42中的孔66的尺寸，該步驟是圖12示出的步驟C。根據其中通過浸漬所需的材料使得干燥凝膠通過由作為第一多孔體的陶瓷多孔體的基體限定的孔等所形成的連通孔而形成作為第二多孔體的干燥凝膠的方法，可以使用由第一多孔體中形成的凹部和模具表面形成的密閉空間進行直到獲得第二多孔體的干燥步驟的步驟。其結果是，在形成第二多孔體的過程中，凝膠中不易形成裂縫。換句話說，根據圖2示出的制造方法制造干燥凝膠時，其缺點在于，由于凝膠表面露出，因此易于在凝膠中形成裂縫。然而，這種制造方法可以防止干燥凝膠裂化，因為將要成為第二多孔體的那部分被第一多孔體保護而不易受到應力。此外，由于在與如圖14所示的模具接觸下形成第二多孔體，因此當模具表面是平滑時，其表面也變得極光滑。通過設置第二多孔體43使得第二多孔體43的外緣與第一多孔體42接觸，從而使第二多孔體43的邊緣受到第一多孔體42的保護。因此，由于這種復合結構的使用有效地防止了第二多孔體43邊緣的破裂，因此通過例如研磨第二多孔體43的表面，可以容易地使第二多孔體43的厚度D達到所需厚度。例如，第二多孔體43在直徑約10.8mm的第一多孔體42中形成為如下形狀直徑約8mm，厚度0.15mm0.4mm。(撓曲強度的測量)圖7表示用于測量干燥凝膠的撓曲強度的夾具的橫截面圖。根據第一制造方法，使用表l所示的材料、催化劑和干燥法制造干燥凝膠。此外，為比較目的，僅使用四垸氧基硅烷化合物(g卩，四乙氧基硅烷)制造干燥凝膠。干燥凝膠被制造成直徑10mm和厚度1.5mm的圓柱形。通過調節重構步驟的處理時間，對于每個樣品制造具有不同密度的多種凝膠。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>將得到的干燥凝膠26置于用以測量撓曲強度的夾具25的測量臺27上，以恒定速度垂直移動推壓桿28，然后測量撓曲強度。圖8表示干燥凝膠的撓曲強度的測量結果。圖8中的橫軸顯示干燥凝膠樣品的密度，縱軸顯示從干燥凝膠樣品的撓曲強度算出的彈性模量。在圖8中，虛線29表示僅使用四垸氧基硅烷化合物(樣品2)制造的干燥凝膠樣品，實線30表示通過使用其中不可水解的有機基團與硅直接結合的有機硅化合物而賦予其柔軟性的干燥凝膠樣品(樣品1)。在相同密度下，樣品1比樣品2具有更低的彈性模量，比樣品2具有更高的柔軟性。如果被結合部件隨溫度變化膨脹或收縮，那么這種柔軟性能夠使二氧化硅干燥凝膠隨著被結合部件的膨脹或收縮而變化。因此，其中聲匹配體是樣品1的干燥凝膠的超聲波振動器具有防止干燥凝膠自身破裂的效果，并可以在很寬的溫度范圍內操作。可以形成樣品1代表的本發明聲匹配體中的干燥凝膠，使得彈性模量滿足下式(l)，盡管這取決于制造條件。E=K-eADw其中E是彈性模量，K是20~55的常數(或系數)，A是4~5.5的常數(或系數)，D是干燥凝膠的密度。另一方面，樣品2代表的干燥凝膠的彈性模量滿足下式(2)，在凝膠中僅有可水解的有機基團與硅結合的有機硅化合物作為單體被聚合。因此，這種干燥凝膠的彈性模量大于本發明的聲匹配體中在任何密度下含有的干燥凝膠，并具有低柔軟性。E=K'-eA'D(2)其中E是彈性模量，K'是60~100的常數(或系數)，A'是5.5~7的常數(或系數)，D是干燥凝膠的密度。(超聲波振動器)圖9表示具有殼體的本發明超聲波振動器31的實施方案的橫截面圖，圖10表示超聲波振動器31的制造工藝圖。下面說明超聲波振動器31的制造工藝。步驟(i)是形成聲匹配層2的步驟，并如第一至第三制造方法所述，因此省略對它的說明。步驟(ii)是在其表面通過焙燒銀而形成的電極33的表面上和具有作為被結合部件的有頂蓋的圓筒狀金屬殼體32的頂蓋外表面上，印刷作為結合部件4a和4b的粘合劑的步驟。印刷方法沒有特別限制，只要通過該印刷方法能夠以預定厚度印刷粘合劑即可，可以是絲印、凹版印刷或轉印。此外，有頂蓋的圓筒狀金屬殼體可以由例如鐵、黃銅、銅、鋁、不銹鋼或其合金、或其表面被鍍上金屬的這些金屬之一形成。聲匹配部件2附著到有頂蓋的圓筒狀金屬殼體頂部的外表面。壓電材料3附著到所述殼體頂部的內表面。聲匹配部件2和壓電材料3彼此對向設置。在這種狀態下，通過加壓使粘合劑硬化。粘合劑沒有特別限制，可以是環氧樹脂、酚酸樹脂或氰基丙烯酸酯樹脂。在步驟(iii)中，附著有壓電材料3和聲匹配部件2的有頂蓋的圓筒狀金屬殼體和其中插入導電裝置35的端子板36通過焊接連接到一起。端子板36設有電極端子37和38。這些端子通過端子板的絕緣部分39相互絕緣。通過諸如硅橡膠、丁二烯橡膠或人造橡膠等彈性體和導電體構成導電裝置35，并與電極34和電極端子38電連接。電極33、作為被結合部件的有頂蓋的圓筒狀殼體和電極端子37被電連接。當將端子板36焊接到圓筒狀金屬殼體時，將惰性氣體注入由具有頂蓋的圓筒狀金屬殼體和端子板36形成的密閉空間40的內部，從而完成超聲波振動器31。惰性氣體例如是氦氣或氮氣，并且沒有特別限制，只要不與銀電極反應。在焊接時在具有頂蓋的圓筒狀殼體中注入惰性氣體可以使設有銀電極的壓電材料3與外部環境隔離，從而使電連接長期穩定，并且確保了長期的可靠性。在如上述構造的超聲波振動器31中，聲匹配層含有通過聚合特定有機硅化合物(特別是有機硅垸化合物或聚硅氧垸二醇化合物)形成的干燥凝膠，并且具有柔軟性。因此，如果殼體32隨溫度變化而膨脹或收縮，可以防止聲匹配層被破壞，因為其可隨著這種膨脹或收縮而發生膨脹或收縮。具有這種聲匹配層的本發明超聲波振動器31可以在寬的溫度范圍內穩定地操作，因此可以長期使用。(超聲波發送和接收設備)參照圖14說明包括含有本發明的聲匹配體作為聲匹配層的超聲波振動器的超聲波發送和接收設備。圖15是電路方塊圖，表明被引入在用于測量流體流量的流量計88中的本發明超聲波發送和接收系統。超聲波振動器"A"82和超聲波振動器"B"83置于流體通路81中。超聲波振動器"A"和"B"被設置成使得超聲波傳播與流體通路之間成角度(/)。發送的信號從發送裝置84發送至超聲波振動器"A"81和超聲波振動器"B"83。此外，超聲波振動器接收的信號被傳送到接收裝置85。通過切換裝置87選擇發送或接收。當切換裝置87選擇超聲波振動器"A"82與發送裝置84的連接時，超聲波振動器"B"83連接至接收裝置85。如圖14所示，當流體從圖的左側流向右側時，超聲波振動器"A"82發送的超聲波在傳播時間T1后到達超聲波振動器"B"83。相反，超聲波振動器"B"83發送的超聲波在傳播時間T2后到達超聲波振動器"A"82。這里，由于流體流動方向是左至右，因此建立TKT2。通過計時裝置86測量這些時間T1和T2。該時間涉及到流體的流速。由于從流速和通路截面積計算流體的流量，因此通過從Tl和T2測定的流速可以求得流量。計算單元89基于計時裝置86的數據確定流速。如上所述，本發明提供以下的聲匹配體、超聲波振動器和超聲波流量計。作為第一模式，本發明提供一種聲匹配體，其包括通過聚合含有其中第一不可水解的有機基團與硅直接結合的可聚合有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠。作為第二模式，本發明提供根據第一模式的聲匹配體，其由所述干燥凝膠和另一種多孔體構成。作為第三模式，本發明提供根據第一或第二模式的聲匹配體，其中所述另一種多孔體是陶瓷多孔體。作為第四模式，本發明提供根據第一至第三模式任一項的聲匹配體，其中所述可聚合有機硅化合物是其中可水解的有機基團和不可水解的有機基團與同一硅直接結合的有機硅垸化合物。作為第五模式，本發明提供根據第一至第四模式任一項的聲匹配體，其中所述單體還含有下式(l)代表的化合物或式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物，Si(ORl)4(1)其中每個Rl是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基。作為第六模式，本發明提供根據第五模式的聲匹配體，其中通過聚合式(l)代表的化合物或式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物得到濕凝膠，然后在濕凝膠存在下聚合所述可聚合有機硅化合物形成所述干燥凝膠。作為第七模式，本發明提供根據第五或第六模式的聲匹配體，其中通過由相對于式(l)代表的化合物和式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物之和，可聚合有機硅化合物量為0.1wt。/。10wt。/。的單體形成所述干燥凝膠。作為第八模式，本發明提供根據第一至第七模式任一項的聲匹配體，其中所述可聚合有機硅化合物是下式(2)和(3)代表的至少一種化合物，R3si(OR2)3(2)(R5)2Si(OR4)2(3)其中R2和R4中的每一個是碳數為1~4的垸基，R3和R5中的每一個是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基。作為第九模式，本發明提供根據第八模式的聲匹配體，其中通過聚合式(2)和(3)代表的至少一種化合物使得分子量為200或更大以形成所述干燥凝膠。作為第十模式，本發明提供根據第一至第八模式任一項的聲匹配體，其中通過聚合含有下式(4)代表的化合物作為所述可聚合有機硅化合物的單體形成所述干燥凝膠，HO((R6)2SiO)nH(4)其中R6是碳數為1~4的烷基，n是2或更大的整數。作為第十一模式，本發明提供根據第一至第十模式的聲匹配體，其中所述單體還包括下式(5)和(6)代表的至少一種化合物和下式(7)代表的化合物的共聚物，CH2:CRlO(COOR11)(5)CH2=CR12(COOR13)(6)CH2:CRi4(COOR15)(7)其中Rl0、Rl2和Rl4中各自是氫原子或甲基，Rll是碳數為1~9的取代或未取代的一價烴，Ri3是選自環氧基團、縮水甘油基和含有這些基團中的至少一種的烴基(例如，，縮水甘油醚氧丙基)的基團，和Rl5是含有烷氧基甲硅烷基或卣化的甲硅烷基的烴基。作為第十二模式，本發明提供根據第一至第十一模式任一項的聲匹配體，其中所述干燥凝膠的彈性模量滿足下式(l)，E=K.eAD(i)其中E是彈性模量，K是2055的常數(或系數)，A是45.5的常數(或系數)，D是干燥凝膠的密度。作為第十三模式，本發明提供一種包括壓電材料和聲匹配層的超聲波振動器，其中所述聲匹配層由根據第一至第十二模式任一項的聲匹配體形成。作為第十四模式，本發明提供一種超聲波流量計，其包括待測定流體流動的通路；一對根據第十三模式的超聲波振動器；以及用于測量在超聲波振動器之間的超聲波傳播時間的計時裝置。工業實用性如上所述，本發明的聲匹配體包括具有柔軟性的干燥凝膠，并且具有干燥凝膠作為聲匹配層的超聲波振動器不易于破損，即使殼體膨脹或收縮而干燥凝膠也隨著殼體的膨脹或收縮而變化。因此，具有本發明的聲匹配體的超聲波振動器可以在寬的溫度范圍內穩定地操作，并適于用作工業用或家庭用超聲波氣體流量計，用于測量天然氣體或液化石油氣體的流量(例如，煤氣表)，和用作水廠流量計。權利要求1.一種聲匹配體，其包括通過聚合含有可聚合有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠，所述可聚合有機硅化合物中不可水解的有機基團與硅直接結合。2.根據權利要求l所述的聲匹配體，其由所述干燥凝膠和另一種多孔體構成。3.根據權利要求2所述的聲匹配體，其中所述另一種多孔體是陶瓷多孔體。4.根據權利要求l所述的聲匹配體，其中所述可聚合有機硅化合物是其中可水解的有機基團和不可水解的有機基團與同一硅直接結合的有機硅垸化合物。5.根據權利要求1所述的聲匹配體，其中所述單體還含有式(l)代表的化合物或式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物，Si(ORl)4(1)其中各個R1是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基。6.根據權利要求5所述的聲匹配體，其中通過聚合式(l)代表的化合物或式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物得到濕凝膠，然后在濕凝膠存在下聚合所述可聚合有機硅化合物而形成所述干燥凝膠。7.根據權利要求5所述的聲匹配體，其中通過這樣的單體形成所述干燥凝膠，所述單體中相對于式(l)代表的化合物和式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物之和，可聚合有機硅化合物的量為0.1wt%~10wt%。8.根據權利要求4所述的聲匹配體，其中所述有機硅烷化合物是式(2)和(3)代表的化合物中的至少一種，R3Si(OR2)3(2)(R5)2Si(OR勺2(3)其中R2和R4各自是碳數為14的烷基，R3和R5各自是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基。9.根據權利要求8所述的聲匹配體，其中通過聚合式(2)和(3)代表的至少一種化合物使得分子量為200或更大，從而形成所述干燥凝膠。10.根據權利要求1所述的聲匹配體，其中通過聚合含有式(4)代表的化合物作為所述可聚合有機硅化合物的單體形成所述干燥凝膠，HO((R6)2SiO)nH(4)其中R6是碳數為1~4的垸基，n是2或更大的整數。11.根據權利要求1所述的聲匹配體，其中所述單體還包括式(5)和(6)代表的至少一種化合物與式(7)代表的化合物的共聚物，CH2=CRlO(COORll)(5)CH2=CRl2(COORl3)(6)CH2=CRl4(COORl5)(7)其中RlO、Rl2和Rl4各自是氫原子或甲基，Rll是碳數為1~9的取代或未取代的一價烴，R^是選自環氧基團、縮水甘油基和含有這些基團中的至少一種的烴基(例如，t縮水甘油醚氧丙基)的基團，和R15是含有垸氧基甲硅烷基或鹵化的甲硅院基的烴基。12.根據權利要求1所述的聲匹配體，其中所述干燥凝膠的彈性模量滿足下式(l)，E=K.eAD(1)其中E是彈性模量，K是20~55的常數，A是4~5.5的常數，D是干燥凝膠的密度。13.—種制造聲匹配體的方法，其包括通過包括以下步驟的方法形成干燥凝膠通過聚合含有這樣可聚合有機硅化合物的單體形成濕凝膠，所述可聚合有機硅化合物中不可水解的有機基團與硅直接結合；以及干燥所述濕凝膠。14.一種制造聲匹配體的方法，其包括通過包含以下步驟的方法形成濕凝膠通過聚合包括式(l)代表的化合物或式(l)代表的化合物的部分水解的聚合物的單體形成第一濕凝膠，Si(ORl)4(1)其中各個R1是碳數為1~8的取代或未取代的一價烴基，通過在第一濕凝膠中聚合含有這樣可聚合有機硅化合物的單體形成第二濕凝膠，所述可聚合有機硅化合物中不可水解的有機基團與硅直接結合；以及干燥所述第二濕凝膠。15.—種制造聲匹配體的方法，包括(1)通過包括以下步驟的方法形成第一多孔體在第一模具內使包括至少一種陶瓷粉末的含有氣泡的陶瓷漿料膠凝化，形成具有一個或多個凹部的凝膠多孔成型體；使凝膠多孔成型體干燥和脫脂；以及燒結所述凝膠多孔成型體；以及(2)通過包括以下步驟的方法在一個或多個凹部內形成第二多孔體在另一個模具中放置第一多孔體；在所述另一個模具中加入包括含有這樣可聚合有機硅化合物的單體的原料溶液，所述可聚合有機硅化合物中不可水解的有機基團與硅直接結合，從而用所述原料溶液浸漬第一多孔體；以及聚合所述單體，形成濕凝膠，以及干燥所述濕凝膠。16.—種包括壓電材料和聲匹配層的超聲波振動器，其中所述聲匹配層由根據權利要求112任一項的聲匹配體形成。17.—種超聲波流量計，其包括待測流體的流動通路；一對根據權利要求16所述的超聲波振動器；以及用于測量在超聲波振動器之間的超聲波傳播時間的計時裝置。全文摘要本發明的聲匹配體包括通過聚合含有這樣可聚合有機硅化合物的單體形成的干燥凝膠，所述可聚合有機硅化合物中不可水解的有機基團與硅直接結合。這種聲匹配體可以用作超聲波振動器(1)的聲匹配層(2)，即使當與聲匹配層(2)連接的壓電材料(3)或殼體發生膨脹或收縮時，所述聲匹配層可以隨著壓電材料或殼體的膨脹或收縮而膨脹或收縮，因此這種聲匹配體可以在寬的溫度范圍內穩定地操作，并可以長期使用。文檔編號H04R17/00GK101347042SQ200780000909公開日2009年1月14日申請日期2007年3月2日優先權日2006年3月9日發明者中野慎,別莊大介,岸本廣次,橫川弘,黃地謙三申請人:松下電器產業株式會社