声表面行波器件及其在微纳领域的应用

 声表面行波因其非接触性及生物相容性，在生物医学、诊断学领域得到了广泛关注。概述了声表面行波（TSAW）发生器件的基本结构，叉指换能器（IDT）的结构、参数、种类及引起声表面行波的内在机理，讨论了对微流体状态及微流体中粒子的声控制机理；综合当前该技术国内外研究现状，分析了在微纳领域中声表面行波相对于其他物理场的优势；针对声表面行波在微纳领域应用的技术难点及研究过程中存在的问题，提出了该技术的研究方向，并展望了其未来发展趋势。     

基于表面声波的微流控技术研究进展

 近年来，基于表面声波的微流控技术因为表面声波的产生与控制方式简单高效、表面声波与流体介质相互作用的形式多样，以及声波器件制备工艺简单、易于集成和检测等特点引起了广泛关注和研究。目前，基于表面声波的微流控技术在生化分析与疾病检测等领域中主要围绕细胞等微粒的排布、分离、混合与汇聚现象、声波加热、声波雾化、生物传感等方面展开研究，部分技术已接近成熟，具有发展成为便携式设备的巨大潜力，市场应用前景广阔。本文总结了近20年来表面声波微流控技术在微粒的排布、分离、混合与汇聚现象、声波加热、声波雾化、生物传感等方面的研究进展，并指出了相关研究正在由声力、声热、声电等单效应向多物理场效应转变，由二维、微米级操纵向三维、纳米级操纵转变、由平面型器件向柔性器件转变的趋势。     

热声谐振管的实验研究

以氮气为工质进行了热声谐振管的自激振荡实验，通过实验对热声谐振管的起振温度差、自激振荡频率和压力振幅进行了研究，研究结果表明，热声谐振管的自激振荡频率随着驻波管长度的增加而减小，当驻波管长为２．２７m时，振荡频率为６５．８Ｈz；当驻波管长为３．７７m时，振荡频率为４２．１Ｈz；热声谐振管的振幅随着回热器两端温度差的增加而增加，实验中达到最大压力振幅为充气压力的４．９５％；回热器两端的起振温度差受到充气     

基于COMSOL的声表面波声场调控仿真

声表面波(SAW)如今被广泛应用于微流控技术,为了满足多尺度、多功能的微流控需要,在压电基底材料不变的情况下,利用COMSOL有限元软件仿真探究了声学微结构对SAW芯片的声场调控特性,实现了SAW芯片表面声场强度的增益及声场区域的调控.     

微流控芯片在单细胞捕获中的应用

 单细胞捕获是单细胞水平研究的前提和重要组成部分。微流控芯片通常具有与细胞尺寸相当的微通道结构,并能操控纳升至皮升级的极小体积流体,非常适用于高通量的单细胞捕获,加上微流控芯片能够将其他多种操作单元集成在一起,为单细胞分析提供了一种效率高、消耗低的研究平台。概述并对比了多种涉及流体力学、光、电、磁、声等领域的微流控单细胞捕获技术的原理和应用,展望了其未来的研究方向。     

紫外光固化在微流控芯片技术中的应用研究进展

报道了紫外光(UV)固化在微流控芯片技术中的应用,利用光刻技术可直接在聚合物材料上制作微通道,以减少微流控芯片的研究成本和制作周期。重点介绍了UV固化在微流控芯片发展过程中的光刻、曝光及表面改性等方面的应用及其特点,综述了近些年来UV固化在微流控芯片技术中的国内外研究现状,为微流控芯片的制备、发展及完善提供了一条可行的路径。最后在总结国内外研究现状的基础上展望了UV固化未来的发展趋势。     

压电微流芯片的一维传递矩阵模型及参数优化

以压电陶瓷为振动源的压电微流芯片是实现微粒子操作、细胞分离等微流控研究的重要手段之一。能够描述压电效应以及超声声场在微流芯片各介质中分布规律的传递矩阵方法是进行微流压电芯片分析、设计与优化的一种有效手段。采用传递矩阵法推导了层叠式压电微流芯片的一维传递函数模型;对给定的算例芯片进行了参数分析与结构优化设计。结果表明一维传递函数模型既可在压电微流芯片设计中对结构参数进行优化,又可在实验过程中对实验参数的选定提供指导。     

声折射率及其随应力的变化

在引入声折射率的概念之后，根据声弹性理论中声速与应变的关系及Ｈｏｏｋｅ定律，得到了声速与应力关系的普遍表达式；研究了应力对材料声折射率的影响，确定了钢、铝两种材料的声应力系数。主要结论有：材料的声折射率及声应力系数不仅与材料性能有关，而且还与波型有关；声折射率及其相对变化与应力呈线性关系；声折射率是一相对值，而其相对变化却是一绝对值。     

液体超声驻波声场实验研究

研究了以蒸馏水为介质的驻波声场对微小颗粒群的作用,观察了颗粒群的运动规律,并应用声流和声辐射压力理论对其进行分析.运用谱分析方法,探讨了驻波声场中的空化现象.结果表明,大部分颗粒在声压波腹处聚集,而在声压波节处明显出现了高次谐波,说明空化效应发生在声压波节处.     

微流控技术及其应用与发展

微流控技术广泛应用于生化分析、疾病诊断、微创外科手术、环境检测等领域。微通道结构的设计与制造、微纳尺度流体的驱动与控制、微流控器件及系统的集成与封装是该领域的3大关键技术。本文综述了微流控技术在这3个方面的发展现状及在不同领域中的应用,展望了微流控技术的发展前景,指出多相微流体的介观传输理论及跨尺度流体的性质将是今后研究的重点与热点。     

声表面波波速快速求解策略

针对有效介电常数与边界条件系数行列式值这两种常用求解方法存在的求解速度、精度及通用性等问题，提出了采用混合法；利用材料对称性和介质的连续性，选用合适的动态搜索步长及区间等策略，实现准确快速求解波速．为声表面波问题的快速求解及三维空间的切型优化提供参考．     

基于超材料结构的表面波滤波性能优化机理

声表面波(SAW)滤波器在现代生产生活与军事中有着广泛的应用。SAW滤波器制造成本比较高,成本与性能的性价比比较低。为了推动SAW滤波器的应用发展,需要进一步提升其性能。利用声学超材料结构设计新型SAW滤波器基片,可以有效提高SAW滤波器的滤波性能,并有效改善现有滤波器在带宽控制方面的问题。利用声学超材料设计了一种新的SAW滤波器基片。这种基片相较于现有产品,不仅成本比较低廉,在信号处理等性能方面也有比较大的优化。研究结果对SAW滤波器的应用和声表面波滤波性能的优化有着重要的意义,有很好的现实价值。     

基于微流控的细胞操纵方法与应用

 微流控技术可实现微量液体的精密操控和多种功能模块的微型化集成,在细胞操纵方面具有精确、高效和低成本等传统手段无法比拟的优点,近些年成为学科交叉领域的研究热点之一。从细胞操纵的原理方法及应用出发,综述了微流控细胞操纵领域的最新研究进展,探讨、总结了各种细胞操纵方法的优缺点,并展望了微流控细胞操纵技术的发展趋势。     

激光衍射法测量低频液体表面波的参量

实验中实现了液体表面波光栅的光衍射,得到了稳定、清晰的衍射图样。改变表面波振幅,发现了各级衍射条纹的强度变化。理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光强度和表面波振幅以及条纹的空间分布和表面波波长的关系。提出了测量液体的表面张力系数、表面波振幅、波长及波速等表面波参量的方法。该方法具有实时、无损和简单实用的特点。     

小波分析在轴承故障诊断中的应用

分析了小波的频率分解特性及信号分解后的频率分布范围,并将小波变换与功率谱分析相结合,利用小波将检测到的轴承正常信号和故障信号分解到各个频段,通过比较分解出正常信号与噪声信号的功率谱,分析轴承故障原因,得出故障模式。     

Propagation Characteristics of Surface Acoustic Waves on LGT and Quartz Substrates

Langatate （LGT） is a novel piezoelectric crystal; its structure is similar to quartz. A numerical analysis of the most important propagation characteristics of surface acoustic waves （ SAW） on LGT and quartz is presented in this paper. The results show that the phase velocity on LGT is slower than that on quartz. Similar to quartz. there are zero temperature cuts and pure module orientations on LGT. The electro-mechanical coupling constant （k2 ） of LGT is larger than that of quartz. The characteristics of SAW on LGT with different material constants are calculated and compared. The results show that there are somewhat deviations with different material constants. Especially. the temperature coefficient of frequency （ TCF） shows a relatively high difference.     

堤前立波运动及其引起的海床冲刷

用ＭＡＣ法（ｍａｒｋｅｒａｎｄｃｅｌｌｍｅｔｈｏｄ）对直立堤前任意物面边界的立波运动进行数值分析，并得到实验资料的验证，对立波作用下直立堤（暗基床式、突基床式）前海床冲刷的冲刷形态、冲刷机理、冲刷坑的预报等问题进行了较系统的分析研究．     

TRANSFER-MATRIX METHOD FOR SURFACE SPIN WAVES IN A SEMI-INFINITE MAGNETIC SUPERLATTICE WITH A SINGLE-ION ANISOTROPY

Surface spin waves in a semi-infinite magnetic super lattice with a single-ion uniaxial anisotropy are investigated through the transfer matrix method. The dispersion equations of surface spin waves are obtained. We find that not all the magnetic superlattice structures can excite the surface spin waves, and that the anisottropy term need not be favorable to the excitation of surface spin waves, but surely influences the values of the energy of the excited surface spin waves.