《晶體中的經典和非經典非線性聲傳播的物理機理研究》是依託南京大學，由劉曉宙擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：晶體中的經典和非經典非線性聲傳播的物理機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉曉宙
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
晶體中的經典與非經典非線性聲傳播的研究近年來成為國際聲學界研究的熱點，它能揭示聲波在各向異性晶體中的聲傳播規律及物理機制，因此是一個具有很強套用背景的基礎性的研究課題。本項目擬研究PMN-PT等弛豫鐵電單晶材料的經典非線性和LiNbO3等晶體材料的非經典非線性，揭示經典非線性與非經典非線性物理機制，建立有效的物理模型來解釋觀察到的晶體中的經典和非經典非線性效應的實驗結果；利用晶體中的非線性判定晶體的缺陷、位錯等物理現象；鑒於PMN-PT等弛豫鐵電單晶具有很高的壓電和介電常數，並且PIN-PMN-PT等單晶具有高的三方相到四方相的相變溫度及居里溫度，它們是超聲檢測和治療的理想的換能器材料，因此對這些問題的深入研究將有助於我們更深入地理解晶體中經典和非經典非線性產生的物理本質，促進超聲無損檢測、超聲診斷和治療的套用和發展。
結題摘要
在此國家自然基金的資助下，該項目進展順利。我們按預定計畫進行了以下工作研究：(1)研究了聲波在晶體和陶瓷材料中經典和非經典非線性聲傳播, 採用諧波技術研究了材料極化前後的高階非線性行為,極化前三次諧波的幅值小於二次諧波，但極化後的情況相反，三次諧波振幅的大幅增加,極化後的材料的非線性有明顯的時間依賴性，觀察極化材料，非線性逐漸下降，後兩天左右達到飽和,這些實驗結果證明極化期間微小裂紋的產生，導致了非經典非線性的產生。(2)研究了採用非經典非線性檢測材料缺陷的方法, 提出一種新的非線性聲學定征方法，它充分利用了由內部的微缺陷引起的高次諧波的高的靈敏度來對一維棒中的多個內部裂紋進行定位，所使用的換能器的頻率是棒的固有頻率，發射端的邊界可以被視為自由邊界，一質量負載加到該棒的另一端，以提供非對稱邊界條件，可根據諧波振幅、相位和裂紋的關係來定裂紋的位置，並討論了改善該方法的準確性的途徑。(3)研究了晶體材料的反常彈性常數特性, 得到了不同的鐵電陶瓷在20度-90度的溫度範圍內的彈性模量的溫度依賴性。NBT材料具有200度的相變，從而表現出彈性模量到90度的變化很小，而BZT-7材料的彈性模量在70度的相變溫度顯示12.5％的變化，而且BZT-15材料在60度的相變溫度顯示34.6％的變化。(4)研究了晶體純模方式的共線聲波的相互作用,以往的聲波的相互作用研究一直致力于波沿立方晶體的純模方向傳播，我們該計算擴展到所有晶體點群。 由於超材料中體現獨特的聲傳播特性，故增加了對聲波在超材料中的聲傳播研究，該論文在學科群一流刊物Nature Communications發表。本項目共發表刊物論文15篇,其中，SCI收錄8篇，J.Acoust.Soc. Am.聲學頂級刊物2篇，國核心心刊物7篇，另有一篇論文已被錄用，另外有國際學術會議報告5篇，國內會議論文1篇。獲得國家發明專利3項，申請國家發明專利2項。培養博士後1名，博士研究生2名，碩士研究生16名，其中7名已畢業。
