Фононные кристаллы — это инновационная резонансная платформа для измерения и понимания объемных свойств жидкостей, вызывающая растущий интерес исследователей.
В «Журнале прикладной физики» исследователи из Франции и Германии предлагают дизайн трубчатого фононного кристалла (ТФК) с целью определения биохимических и физических свойств жидкости, заполняющей полую часть трубки.
«В зависимости от размера устройство может использоваться в малых масштабах, в микрожидкостных приложениях, в средних масштабах, в медицине для шприцев или в большем масштабе, в гражданском строительстве для прокладки газа в трубопроводах», — сказал автор Ян Пеннек.
Фононные кристаллы известны своей способностью направлять, контролировать и манипулировать акустическими и упругими волнами. Эта способность контролировать распространение упругих волн открыла широкую область применения в зависимости от целевой частоты.
Учёные исследовали структуру TPC с периодическим расположением шайб вдоль трубы. Они продемонстрировали, как смешанная система твердое тело/жидкость может отображать абсолютную или поляризационно-зависимую запрещенную зону.
Введя резонатор Фабри-Перо (FP) внутрь периодической структуры, исследователи создали пики внутри запрещенных зон и провалы внутри полос пропускания в спектре пропускания.
Было показано, что эти пики и провалы чувствительны к плотности и скорости звука текучей среды, протекающей внутри трубы, демонстрируя более высокую чувствительность к изменениям массовой плотности, чем к скорости звука. Следовательно, TPC становится инновационной платформой для приложений зондирования из-за достаточно сильной связи режимов FP на границе раздела жидкость/твердое тело.
Исследователи проведут экспериментальную демонстрацию системы с использованием трехмерного принтера и поработают над всеми физическими параметрами, чтобы полностью определить жидкость: плотность, скорость, вязкость. Они введут уравнения термовязкости и проведут сравнения между измеряемым газом и жидкостями.
Полученные данные влияют на развитие акустических метаповерхностей (АМП) в жидкости. До сих пор БМД в основном разрабатывались в воздухе. Существует повышенный интерес к применению концепции AMM для подводных приложений.
Источник — aobe.