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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
仿“蟬肋骨”造出高性能聲學(xué)換能器
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2025-09-16 來源： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)【字體：大 中 小】語音播報 近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)程群峰課題組與中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所李明珠課題組合作，在仿生限域組裝和聲學(xué)換能器應(yīng)用方面取得進(jìn)展。 傳統(tǒng)聚合物、金屬、陶瓷聲學(xué)換能器所用薄膜材料，往往難以同時具備高強(qiáng)度、高韌性和優(yōu)良的抗疲勞性能，制約聲學(xué)換能器在高靈敏度響應(yīng)和長期穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)。因此，開發(fā)綜合性能優(yōu)異、適用于高性能聲學(xué)換能器的薄膜材料，是當(dāng)前面臨的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。 科研團(tuán)隊解析蟬發(fā)聲器官——蟬肋骨膜的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，并據(jù)此仿生制備出可用于聲學(xué)換能器的高性能仿生薄膜。團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，蟬肋骨膜中軟彈性蛋白層與硬幾丁質(zhì)層交替排列的結(jié)構(gòu)，是其優(yōu)異力學(xué)性能的關(guān)鍵，即硬質(zhì)層承擔(dān)機(jī)械負(fù)荷，軟質(zhì)層通過大變形能力延緩裂紋擴(kuò)展�；谶@一機(jī)理，團(tuán)隊采用層層交替旋涂限域構(gòu)筑與界面交聯(lián)策略，制備出具有仿生軟硬交替結(jié)構(gòu)的全有機(jī)復(fù)合薄膜。在限域條件下，聚合物分子鏈之間的纏結(jié)作用增強(qiáng)，使該仿生薄膜同時具備高拉伸強(qiáng)度、韌性和耐疲勞性能。這些特性使其能夠兼顧高效聲能輸出與長期穩(wěn)定的聲傳播性能，其基本共振頻率和振幅均優(yōu)于現(xiàn)有商業(yè)化薄膜。 上述研究為設(shè)計高性能聲學(xué)換能器提供了新思路。 9月10日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點研發(fā)計劃等的支持。 論文鏈接 蟬肋骨膜的層狀交替結(jié)構(gòu)及仿生制備 |
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