基于双各向异性超构表面的高效声场调控研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904221
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2301.线性与非线性声学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Acoustics has a wide range of applications in the fields of medicine, communication, industry and military. One of the most critical issues is to control the sound fields according to specific needs. The sound field control based on metasurfaces is currently a research hotspot. However, since the conventional metasurfaces with symmetric response cannot satisfy the impedance matching with both incident and transmitted field, the control efficiency of sound field is greatly limited. In response to this problem, this application intends to introduce a bianisotropic metasurface with the asymmetric response, exploring the theory of the sound field control and designing the artificial microstructure units applicable to bianisotropic metasurfaces, which may achieve an efficient control of sound field with impedance matching simultaneously with the incident and transmitted fields. In addition, the asymmetry of the bianisotropic metasurfaces increases the degree of freedom of the sound field control. Therefore, this application is also intended to study the diverse and excellent applications of sound field control that can achieve independent control of reflection and transmission sound fields. The research results of this application will contribute to the in-depth development of the research on the bianisotropic metasurfaces. It has the crucial important theoretical and practical significance in improving the efficiency and extending the application range of the existing sound field control and studying the mechanism of generating complex specific sound field distributions.
声学在医学、通信、工业及军事等领域中具有非常广泛的应用,这其中最关键的问题之一是对声场按照特定的需求进行调控,基于超构表面的调控是目前的研究热点。然而,由于具有对称响应的传统超构表面无法同时与入射和透射声场满足阻抗匹配,这在很大程度上限制了声场调控的效率。针对此问题,本申请项目拟引入带有非对称响应的双各向异性超构表面,研究适用于此种超构表面的声场调控理论,设计此种超构表面的人工微结构单元,实现与入射和透射场同时满足阻抗匹配的高效声场调控。此外,由于双各向异性超构表面的非对称性增加了声场调控的自由度,故拟同时展开对可实现反射与透射声场独立控制的多样和优异声场调控应用的研究。本申请项目的研究成果将有助于双各向异性超构表面相关研究的深入开展,在改善已有声场调控的效率、扩展声场调控的应用范围以及产生复杂特定声场分布的机制研究等方面均有着至关重要的理论和实际意义。

结项摘要

声学在医学、通信、工业及军事等领域中具有非常广泛的应用,这其中最关键的问题之一是对声场按照特定的需求进行调控,基于超构表面的调控是目前的研究热点。然而,由于具有对称响应的传统超构表面无法同时与入射和透射声场满足阻抗匹配,这在很大程度上限制了声场调控的效率。.针对上述问题,本项目引入带有非对称响应的双各向异性超构表面,研究适用于此种超构表面的声场调控理论,设计此种超构表面的人工微结构单元,实现与入射和透射场同时满足阻抗匹配的高效声场调控。本项目推导了适用于带有非对称响应的声学双各向异性超构表面的理论公式,建立了相应的调控模型,得到适用于双各向异性超构表面的高效声场调控理论体系。设计构建了三层非对称镀膜迷宫结构组成单元,讨论了此单元各参数对其性能的影响,研究其内部物理机制,得到了其非对称材料参数与几何之间的理论关系。基于该结构单元构建了带有非对称响应的双各向异性超构表面,促进了相关声学器件的实用化。根据带有非对称响应的双各向异性超构表面的特点和性能,实现了异常声折射、声聚焦、声束自弯曲等三个高效的声场调控应用。相比于对称响应的传统超构表面,在仿真和实验中分别得到了最大63%和12%的透射能量效率提升。.本项目的研究成果将可能有助于双各向异性超构表面相关研究的深入开展,增加超构表面对声场的调控自由度和潜在的应用范围,实现高效率的声场操控,并为超构表面器件的进一步实用化提供理论和实验基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Generating an Adjustable Focused Field With an Annular Shape Using a Cylindrical Acoustic Transducer Array
使用圆柱形声学换能器阵列生成具有环形形状的可调节聚焦场
  • DOI:
    10.1109/tuffc.2019.2943345
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Xuebing;Yin Guanjun;Tian Ye;Guo Jianzhong
  • 通讯作者:
    Guo Jianzhong
Performing broadband and tunable mathematical operations based on acoustic reconfigurable metasurfaces
基于声学可重构超表面执行宽带和可调谐数学运算
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ac7618
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Journal of Physics D
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shu-Yu Zuo;Chengxin Cai;Xiaojun Li;Ye Tian;Erjun Liang
  • 通讯作者:
    Erjun Liang

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其他文献

磁悬浮轴承故障知识图谱的创建与应用
  • DOI:
    10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.09.038
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    组合机床与自动化加工技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田野;萧筝;王继业;娄平;严俊伟
  • 通讯作者:
    严俊伟
Study on the Effect of Air Throttling on Flame Stabilization of an Ethylene Fueled Scramjet Combustor
空气节流对乙烯燃料超燃冲压发动机燃烧室火焰稳定影响的研究
  • DOI:
    10.1155/2015/504684
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    International Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    田野;乐嘉陵;杨顺华
  • 通讯作者:
    杨顺华
2-羟基-3-烯丙氧基丙基羟乙基纤维素的制备及温度敏感性能
  • DOI:
    10.13550/j.jxhg.20180729
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    精细化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    代明允;田野;刘鹰;具本植
  • 通讯作者:
    具本植
低剂量电离辐射对大鼠海马新生神经元树突生长发育的抑制作用
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.04.003
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华放射医学与防护杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张奇贤;孙锐;徐美玲;刘晓倩;田野
  • 通讯作者:
    田野
Mapping the Forest Height by Fusion of ICESat-2 and Multi-Source Remote Sensing Imagery and Topographic Information: A Case Study in Jiangxi Province, China
利用ICESat-2与多源遥感图像和地形信息融合绘制森林高度图:以中国江西省为例
  • DOI:
    10.3390/f14030454
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
    forests
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    罗毅琛;齐述华;廖凯涛;张少宇;胡碧松;田野
  • 通讯作者:
    田野

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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