Des chercheurs des Instituts de technologie avancée de Shenzhen (SIAT) de l'Académie chinoise des sciences ont développé un capteur de liquide compact basé sur une coque cylindrique en verre remplie de liquide. Les modes circonférentiels intrinsèques de la coque cylindrique ont été excités acoustiquement et détectés par la suite.

Les résonances circonférentielles de l'enveloppe cylindrique pourraient être utilisées pour détecter les propriétés du liquide. Le champ de résonance correspondant était confiné à la surface de la coque et a amélioré l'interaction entre l'onde acoustique et l'échantillon liquide dans la coque, améliorer la sensibilité.

Une analyse rapide et précise des propriétés d'un liquide est nécessaire dans des domaines tels que le contrôle qualité des aliments, analyse de la composition pétrochimique et surveillance de l'environnement.

Cristaux phononiques, qui sont efficaces pour moduler la propagation et la distribution des ondes acoustiques, ont été conçus comme des capteurs de liquide basés sur des modes localisés. Cependant, la structure complexe de ce type de capteurs limite leur portabilité et leurs capacités d'intégration, et la plupart des capteurs basés sur des cristaux phononiques restent des prototypes de laboratoire à un stade précoce.

Sur la base d'une optimisation analytique précédente, Le Dr Lin Qin de SIAT a développé le système fabriqué composé d'une coque cylindrique en verre avec un rayon extérieur de 150,01 μm, un rayon intérieur de 119,98μm, et une longueur de 10 mm. La coquille était remplie du liquide à détecter, et le volume d'échantillon du capteur était d'environ 0,45 L.

Pour évaluer les performances du système à coque cylindrique, les chercheurs ont étudié les coefficients de transmission de mélanges d'eau et d'iodure de sodium (NaI) de concentrations variables à l'intérieur de la coque. Il y a toujours de l'eau pure autour de la coquille.

Lorsqu'une onde acoustique plane de fréquence de résonance appropriée a traversé la coque remplie du milieu liquide et a excité la résonance circonférentielle de la coque, le champ acoustique localisé autour de la surface de la coque pourrait interagir de manière intensive avec l'échantillon liquide.

Le creux de transmission de résonance dépendait fortement des propriétés acoustiques du liquide. Par conséquent, la position du creux de transmission de résonance pourrait être utilisée pour mesurer les propriétés acoustiques du liquide.

La coque cylindrique est jetable et compatible avec d'autres composants microfluidiques, et il pourrait être intégré à des dispositifs de laboratoire sur puce pour diverses applications de détection microfluidique dans une étude future.

L'étude a été publiée dans Capteurs et actionneurs A :physiques .