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      深圳先進院溫度調控聲子晶體研究獲進展

      深圳先進院溫度調控聲子晶體研究獲進展

      來源:
      2015/10/16
      瀏覽量

      近日,中國科學院深圳先進技術研究院勞特伯生物醫學成像及先進材料研究團隊在可調控聲子晶體方面取得新進展。相關成果(Phononic Crystal Tunable via Ferroelectric Phase Transition)發表在PHYSICAL REVIEW APPLIED 4, 034009 (2015)。

        聲子晶體(Phononic crystal) 或聲超常材料 acoustic metamaterials)是指人工結構單元在空間上周期或特殊形式排列構成的復合材料,是繼天然晶體(調控電 子)、光子晶體(調控電磁波)后提出的調控聲波/彈性波的人工復合材料。通過設計和調控人工結構單元的材料成分或空間排列,這類材料可以產生奇特的能帶特性,能夠靈活調控聲波的分布和傳播,在新型超聲成像/操控、新型聲傳感器、濾波器、聲超透鏡、聲學隱身等功能器件上具有廣闊的應用前景。然而,一般結構單元空間排列固定后,聲子晶體或聲超常材料的物理性質也隨之固定,這極大地限制了這類人工材料的應用,因此發展新型調控技術具有重要價值。

        深圳先進院超聲技術項目組創新性提出基于溫度變化的材料與器件性能調控技術:將鐵電相變材料作為溫度敏感材料用于聲子晶體的單元結構,該聲子晶體僅通過改變環境溫度,即可以實現對聲波靈活的調控。該研究首次實驗上設計并制備了Ba0.7Sr0.3TiO3 (BST)鐵電陶瓷聲子晶體結構,在室溫20K的變化范圍內,實現了對聲波透射頻率20%的 偏移。該項研究為設計可調控聲人工結構提供了理論支撐和實驗依據,有望利用更多的智能結構和材料(如溫度、力、電、磁、機械等敏感材料)設計可調控聲人工 結構,利用溫度、力、電、磁、機械等智能化參量對聲人工結構性質調控,以拓展這類材料在高端智能聲學器件及生物醫學超聲等研究中的應用。

        上述研究工作得到國家自然科學基金委(重點基金、國家杰出青年基金)、科技部“973”計劃項目,以及深圳市微納尺度生物力學檢測與技術重點實驗室的資助支持。

      ?。?/span>a)實驗制備Ba0.7Sr0.3TiO3 (BST)鐵電陶瓷聲子晶體(PC)結構,(b)實驗測量BST-PCBST純板在相變溫度前后的聲透射譜。

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