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研究与创新

新技术允许超声渗透骨骼,金属

研究人员云静说,使用新技术,“就好像脱离层一样。”图像信用:云静。

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来自北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种允许超声波穿透骨骼或金属的技术,这些结构使用定制的结构来抵消通常由这些所谓的“像差层”引起的失真。

“我们设计了互补的超级材料,将使医疗专业人员更容易使用超声用于诊断或治疗应用,例如监测大脑中的血流或治疗脑肿瘤,”博士陈沉,博士说。在NC州的学生和一份文件的牵头作者。“过去这一直很困难,因为头骨扭曲了超声波的声场。”

“这些超材料也可以用于工业环境中,”NC州立局和纸张高级作者机械和航空航天工程助理教授云景博士说。“例如,它允许您使用超声波检测机翼金属”皮肤下飞机翅膀中的裂缝。“

超声成像通过发射高频声波的作用。当那些波反弹出来时,它们返回到超声设备,这将波浪转换为图像。

但是一些材料,例如骨骼或金属,具有阻挡或扭曲超声波的声波的物理特性。这些材料称为差距。

研究人员通过设计定制的超材料结构来解决了这个问题,该结构考虑了脱离层的声学特性并抵消了它们。超材料结构使用一系列膜和小管来实现所需的声学特性。

研究人员使用计算机仿真测试了该技术,并在开发和测试物理原型的过程中。

在仿真中,当超大结构未到位时,只有28%的超声波能量使其通过脱离的骨层。但是,利用超材料结构,模拟表明,88%的超声波能量通过像差层。

“实际上,就好像像跳动层甚至没有,”晶说。

该技术可用于超声成像,以及治疗性 - 例如使用超声波施加能量至脑肿瘤,以燃烧它们。

本文,“用于取消差异差异层的各向异性互补声学超材料“在开放访问期刊上在线发布物理评论X.。本文由DRS共同撰写。Jun Xu和Nicholas Fang在麻省理工学院。jing通过新的调查员奖励向NC Space Grant提供财政支持。徐和方务承认在拨款N00014-13-1-0631下的海军研究办公室的支持。

- 船员 -

编辑注:研究摘要跟随。

“抵消脱离层的各向异性互补声学超材料”

作者:陈沉和云景,北卡罗来纳州立大学;Jun Xu和Nicholas X. Fang,Massachusetts理工学院

发表:11月19日物理评论X.(开放式访问)

迪伊:http://dx.doi.org/10.1103/physrevx.4.041033

抽象的:在本文中,我们研究了一种类型的各向异性,声学互补超材料(CMM)及其在恢复通过像差层扭曲的声场的应用。所提出的准2-D,非共振CMM由由膜和开口分支形成的单元电池组成。同时通过分配具有不同厚度的每个方向(X和Y方向)的膜来实现各向异性和负密度,同时由侧分支调谐的可压缩性。数值示例表明,当邻近强差层放置时,CMM可以声学上抵消该差距层。这导致显着降低声场失真和增强的声音传输,因此实际上以非侵入方式去除该层。在研究聚焦光束的示例中,使用CMM,焦点处的声学强度从控制壳体中强度的28%增加到88%(没有像差层和CMM)。所提出的声学CMM具有宽的潜在应用领域,例如粘附,所有角度抗反射层,超声成像,通过像差层进行检测和处理。

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  3. 我想知道这些超声波如何通过橡胶或其他材料横向或像木材或棉花一样有效?

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    我目前正在使用超声波检测木材中的缺陷。木材是一种各向同性的材料,超声波在不同方向上散射,并且很难创建3D图像以找到缺陷。这项新技术是否会有用

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    我们希望使用自己的移动软件使用超声技术在预防性医学中。

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