圓柱形聲子晶體感知輸送液體的物理與化學(xué)特性

華盛頓，2021 年 9 月 14 日——聲子晶體是一種創(chuàng)新的共振平臺(tái)，用于感知和理解液體的體積特性，吸引了研究人員越來越多的興趣。

在AIP 出版的《應(yīng)用物理學(xué)雜志》上，來自法國和德國的研究人員提出了一種管狀聲子晶體 (TPC) 的設(shè)計(jì)，目的是檢測(cè)填充管中空部分的液體的生化和物理特性。

“根據(jù)其尺寸，該設(shè)備可用于微流體應(yīng)用的小規(guī)模、中規(guī)模、注射器醫(yī)學(xué)或更大規(guī)模的土木工程，用于管道中的氣體路由，”作者 Yan Pennec 說。

聲子晶體以其引導(dǎo)、控制和操縱聲波和彈性波的能力而聞名。這種控制彈性波傳播的能力開辟了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，具體取決于目標(biāo)頻率。

研究人員研究了一種 TPC，其結(jié)構(gòu)是沿著管子周期性排列墊圈。他們展示了混合固/液系統(tǒng)如何呈現(xiàn)絕對(duì)或極化相關(guān)的帶隙。

通過在周期結(jié)構(gòu)內(nèi)引入法布里-珀羅 (FP) 腔，研究人員在傳輸光譜的帶隙內(nèi)創(chuàng)建了峰值，并在通帶內(nèi)創(chuàng)建了下降。

這些波峰和波谷已被證明對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)的流體的密度和聲速很敏感，對(duì)質(zhì)量密度變化的敏感性高于聲速。由于流體/固體界面處 FP 模式的耦合足夠強(qiáng)，因此 TPC 成為傳感應(yīng)用的創(chuàng)新平臺(tái)。

研究人員將使用 3D 打印機(jī)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，并研究所有物理參數(shù)以全面確定液體：密度、速度、粘度。他們將介紹熱粘性方程，并在傳感氣體和液體之間進(jìn)行比較。

這些發(fā)現(xiàn)影響了液體中聲學(xué)超表面 (AMM) 的發(fā)展。迄今為止，AMM主要是在空中開發(fā)的。將 AMM 概念應(yīng)用于水下應(yīng)用的興趣越來越大。

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