Los cristales acústicos cilíndricos detectan las propiedades físicas y químicas de los líquidos transportados

WASHINGTON, 14 de septiembre de 2021 – Los cristales acústicos son una plataforma resonante innovadora para detectar y comprender las propiedades volumétricas de los líquidos, lo que atrae un mayor interés por parte de los investigadores.

En el Journal of Applied Physics AIP Publishing, investigadores de Francia y Alemania proponen diseñar un cristal acústico tubular (TPC) con el fin de detectar las propiedades bioquímicas y físicas de un fluido que llena la parte hueca del tubo.

“Dependiendo de su tamaño, el dispositivo podría usarse a baja escala, en aplicaciones de microfluidos, a mediana escala, en medicina para inyección o, más ampliamente, en ingeniería civil para el enrutamiento de gas por gasoductos”, dijo el autor Jan Pennick.

Los cristales acústicos son conocidos por su capacidad para guiar, controlar y manipular las ondas sonoras. Esta capacidad de controlar la propagación de ondas elásticas ha abierto una amplia gama de aplicaciones, dependiendo de la frecuencia objetivo.

Los investigadores investigaron un TPC estructurado en una disposición periódica de arandelas a lo largo del tubo. Demuestran cómo un sistema mixto sólido / líquido puede presentar bandas prohibidas absolutas o dependientes de la polarización.

Al insertar una cavidad de Fabry-Perot (FP) dentro de la estructura periódica, los investigadores crearon picos dentro de las bandas prohibidas y disminuyeron dentro de las bandas de paso del espectro de transmisión.

Se ha demostrado que estos picos y valles son sensibles a la densidad y velocidad del sonido del fluido que fluye dentro del tubo, mostrando una mayor sensibilidad a los cambios de densidad de masa que la velocidad del sonido. TPC se convierte así en una plataforma innovadora para aplicaciones de detección debido al acoplamiento suficientemente fuerte de los modos FP en la interfaz líquido / sólido.

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Los investigadores realizarán una demostración del sistema, utilizando una impresora 3D, y trabajarán en todos los parámetros físicos para realizar una determinación completa del líquido: densidad, velocidad y viscosidad. Entrarán en termopares viscoelásticos y harán comparaciones entre detección de gas y líquido.

Los resultados influyeron en el desarrollo de superficies acústicas externas (AMM) en el fluido. Hasta ahora, AMM se ha desarrollado principalmente en el aire. Existe un interés creciente en aplicar el concepto AMM a aplicaciones submarinas.

El artículo se titula “Sensor tubular de cristal acústico” por Abdul Latif Jedda, Jan Pennick, Victor Zhang, Frieder Locklum, Michael J. El artículo aparecerá en el Journal of Applied Physics el 14 de septiembre de 2021 (DOI: 10.1063 / 5.0051660). Después de esta fecha, se puede acceder en https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0051660.

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