空气中基于声学人工结构的声辐射力特性及其对颗粒的操控研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11564012
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    46.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2001.凝聚态物质结构、相变和晶格动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The acoustic radiation forces (ARFs) and acoustic manipulations of particles based on acoustic artificial structures have attracted much attention recently. Currently, the related studies are mainly focused on the background of water or liquids analogy to the vivo environments. In these liquid backgrounds, resistance in transportation is very strong, and the manipulations of vivo lives through ARFs is almost impossible, which greatly restrict the extensive applications of ARFs on the manipulations of particles. For the case of air background, there are many advantages such as weak resistance and large acoustic wavelength, which will be beneficial to remote manipulation and transportation of big particles and vivo lives through ARFs. However, the acoustic artificial structures in air behave as rigid, which means that the ARFs based on the intrinsic modes of artificial structures in liquid background cannot accrue in air. In this project, we will explore the rules governing the modulations of acoustic fields by artificial structures in air, investigate ARFs of particles in air induced by the artificial fields, and illustrate the interactions between the ARFs and particle parameters. We will theoretically and experimentally demonstrate the acoustic trapping, pulling, and focusing effects of particles in air by acoustic artificial field. Combined with these studies, we will design new ARF based acoustic devices such as acoustic levitation and acoustic torque. This project will be help to discover new phenomena, to bring out new concepts and to anticipate new applications, which is of scientific significance and is valuable for practical applications.
基于声学人工结构的声辐射力及其对微粒的操控研究近年来引起了国内外学者的广泛关注,现阶段研究大多以水或模拟生命体环境的流体为基体,这些流体基传输阻力大,并且在活体操控方面具有很大的局限性,这极大地限制了声辐射力在微粒操控方面的应用。对于空气基体,声波长较长,声辐射力传输阻力小,故其在远距离操控和运输大颗粒以及活体生物方面具有得天独厚的优势;但是,在空气中声学人工结构基本上可以视为刚性,因此以往研究中基于人工结构内禀振动模式的声辐射力规律不再适用。本课题探索空气中声学人工结构对声场的调控规律以及颗粒在人工声场中所受的声辐射力性质,探讨空气中颗粒所受声辐射力与微粒性质的关系,理论上研究并在实验上实现空气中颗粒在声场中的聚集、吸引、捕获等效应,并将这些新效应同应用结合,设计不同于传统基于超声换能器的新型声悬浮和声力矩等装置。这些研究将带来新现象、新规律和新应用,具有科学意义和应用价值。

结项摘要

本项目中我们致力于空气中声学人工结构对于微粒的调控研究。具体地,我们研究了空气中一维声学周期结构板对于微粒的吸附力研究。研究表明,一维声学结构板会在低频部分具有Pabry-Perot共振和Bragg衍射两类共振,这两种声学共振会对微粒的吸附力不同。我们也研究了由点缺陷和波导组成的复合结构对于声波/弹性波的模式转化和单向传输特性。我们的研究表明,由于波导模式和共振腔模式的对称性匹配,在入射声波导中的声偶模式通过此装置后会转换为出射波导中的声奇模式,这种单向转换进一步导致系统的声波/弹性波单向传输特性,在声集成二级管的设计和应用中有巨大的前景。通过在声硬固体板表面雕刻二维周期性孔洞结构,我们现实了对硬固体板中表面波的调制。通过在周期性二维结构中引入线缺陷,可以让声表面波在固体结构板中高效地转弯和分束。最后,我们相信,我们在项目中取得的这些研究结果将会进一步开发声子晶体、声固体结构板的新特性,为利用声子晶体、声固体结构板设计各种微粒操控声学器件提供一些有益的指导。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bending and splitting of spoof surface acoustic waves through structured rigid surface
通过结构化刚性表面的欺骗表面声波的弯曲和分裂
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2017.11.024
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Sujun Xie;Shiliang Ouyang;Zhaojian He;Xiaoyun Wang;Ke Deng;Heping Zhao
  • 通讯作者:
    Heping Zhao
基于涡旋声场的超声清洗技术研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    声学技术(2019年全国声学大会论文集. 2019.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹峰;蔡飞艳;邓科;夏向向;郑海荣
  • 通讯作者:
    郑海荣
Phase Space Modulation of Sonical Crystal by Periodic Acoustic Grating
周期性声光栅对声波晶体的相空间调制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Synthetic Crystals
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yao Guanqing;Deng Ke;He Zhaojian;Zhao Heping
  • 通讯作者:
    Zhao Heping
Bending and splitting of self-collimated beams in high symmetry sonic crystal
高对称性声波晶体中自准直光束的弯曲和分裂
  • DOI:
    10.7498/aps.65.094301
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Song Z. G.;Deng K.;He Z. J.;Zhao H. P.
  • 通讯作者:
    Zhao H. P.
Analysis of Defect States for Spoof Surface Acoustic Waves Based on Finite Element Method and Supercell Method
基于有限元法和超胞法的欺骗声表面波缺陷状态分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Synthetic Crystals
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xie Sujun;Ouyang Shiliang;Deng Ke;Zhao Heping
  • 通讯作者:
    Zhao Heping

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其他文献

声学蜂窝结构中的拓扑角态
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡军容;孔鹏;毕仁贵;邓科;赵鹤平
  • 通讯作者:
    赵鹤平
快凝Pd_(82)Si_(18)合金原子团簇的演化特性及遗传机制
  • DOI:
    10.7498/aps.69.20190970
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高明;邓永和;文大东;田泽安;赵鹤平;彭平
  • 通讯作者:
    彭平
Electrically controlled spin polarization and selection in a topological insulatornbsp;sandwiched between ferromagnetic electrodes
拓扑绝缘体中的电控自旋极化和选择
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    赵鹤平
  • 通讯作者:
    赵鹤平
Effect of node deleting on net
删除节点对网络的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓科;赵鹤平;李德俊
  • 通讯作者:
    李德俊
周期性声学栅对声子晶体相空间的调控研究
  • DOI:
    10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2016.04.041
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    人工晶体学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚官清;邓科;何兆剑;赵鹤平
  • 通讯作者:
    赵鹤平

其他文献

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赵鹤平的其他基金

梯度声子晶体特性及应用
  • 批准号:
    11264011
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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