深圳先進院溫度調(diào)控聲子晶體研究獲進展

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院勞特伯生物醫(yī)學成像及先進材料研究團隊在可調(diào)控聲子晶體方面取得新進展。相關成果（Phononic Crystal Tunable via Ferroelectric Phase Transition）發(fā)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(diào)控電 子）、光子晶體（調(diào)控電磁波）后提出的調(diào)控聲波/彈性波的人工復合材料。通過設計和調(diào)控人工結構單元的材料成分或空間排列，這類材料可以產(chǎn)生奇特的能帶特 性，能夠靈活調(diào)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(zhì)也隨之固定，這極大地限制了這類人工材料的應用，因此發(fā)展新型調(diào)控技術具有重要價值。

　　深圳先進院超聲技術項目組創(chuàng)新性提出基于溫度變化的材料與器件性能調(diào)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(huán)境溫度，即可以實現(xiàn)對聲波靈活的調(diào)控。該研究首次實驗上設計并制備了Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ (BST)鐵電陶瓷聲子晶體結構，在室溫20K的變化范圍內(nèi)，實現(xiàn)了對聲波透射頻率20%的 偏移。該項研究為設計可調(diào)控聲人工結構提供了理論支撐和實驗依據(jù)，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(diào)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(zhì)調(diào)控，以拓展這類材料在高端智能聲學器件及生物醫(yī)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。

　　（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-PC及BST純板在相變溫度前后的聲透射譜。