圆柱形声子晶体感知输送液体的物理与化学特性

华盛顿，2021 年 9 月 14 日——声子晶体是一种创新的共振平台，用于感知和理解液体的体积特性，吸引了研究人员越来越多的兴趣。

在AIP 出版的《应用物理学杂志》上，来自法国和德国的研究人员提出了一种管状声子晶体 (TPC) 的设计，目的是检测填充管中空部分的液体的生化和物理特性。

“根据其尺寸，该设备可用于微流体应用的小规模、中规模、注射器医学或更大规模的土木工程，用于管道中的气体路由，”作者 Yan Pennec 说。

声子晶体以其引导、控制和操纵声波和弹性波的能力而闻名。这种控制弹性波传播的能力开辟了广阔的应用领域，具体取决于目标频率。

研究人员研究了一种 TPC，其结构是沿着管子周期性排列垫圈。他们展示了混合固/液系统如何呈现绝对或极化相关的带隙。

通过在周期结构内引入法布里-珀罗 (FP) 腔，研究人员在传输光谱的带隙内创建了峰值，并在通带内创建了下降。

这些波峰和波谷已被证明对管道内流动的流体的密度和声速很敏感，对质量密度变化的敏感性高于声速。由于流体/固体界面处 FP 模式的耦合足够强，因此 TPC 成为传感应用的创新平台。

研究人员将使用 3D 打印机对该系统进行实验演示，并研究所有物理参数以全面确定液体：密度、速度、粘度。他们将介绍热粘性方程，并在传感气体和液体之间进行比较。

这些发现影响了液体中声学超表面 (AMM) 的发展。迄今为止，AMM主要是在空中开发的。将 AMM 概念应用于水下应用的兴趣越来越大。

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