Forskare från Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) vid den kinesiska vetenskapsakademin utvecklade en kompakt vätskesensor baserad på ett vätskefyllt glascylindriskt skal. Det cylindriska skalets inre omkretslägen exciterades akustiskt och detekterades därefter.

Omkretsresonanserna hos det cylindriska skalet skulle kunna användas för att känna av vätskans egenskaper. Motsvarande resonansfält var begränsat vid skalytan och förbättrade interaktionen mellan den akustiska vågen och vätskeprovet i skalet, förbättra känsligheten.

Snabb och exakt analys av egenskaperna hos en vätska behövs inom områden som kontroll av livsmedelskvalitet, petrokemisk sammansättningsanalys och miljöövervakning.

Foniska kristaller, som är effektiva för att modulera utbredningen och distributionen av akustiska vågor, har designats som vätskesensorer baserade på lokaliserade lägen. Dock, den komplexa strukturen hos denna typ av sensorer begränsar deras portabilitet och integrationsmöjligheter, och de flesta sensorer baserade på fononiska kristaller förblir som laboratorieprototyper i ett tidigt stadium.

Baserat på tidigare analytisk optimering, Dr. Lin Qin från SIAT utvecklade det tillverkade systemet som består av ett glascylindriskt skal med en yttre radie på 150,01 μm, en inre radie på 119,98 μm, och en längd på 10 mm. Skalet fylldes med vätskan som skulle kännas, och sensorprovvolymen var cirka 0,45 μL.

För att utvärdera prestandan hos det cylindriska skalsystemet, forskarna undersökte transmissionskoefficienterna för blandningar av vatten och natriumjodid (NaI) med olika koncentrationer inuti skalet. Det finns alltid rent vatten runt skalet.

När en plan akustisk våg med rätt resonansfrekvens färdades genom skalet fyllt med vätskemediet och exciterade skalets omkretsresonans, det akustiska fältet lokaliserat runt skalytan kunde interagera intensivt med vätskeprovet.

Resonansöverföringssänkningen var starkt beroende av vätskans akustiska egenskaper. Därför, läget för resonansöverföringsdoppet skulle kunna användas för att mäta vätskans akustiska egenskaper.

Det cylindriska skalet är för engångsbruk och kompatibelt med andra mikrofluidiska komponenter, och det skulle kunna integreras med lab-on-a-chip-enheter för olika mikrofluidavkänningstillämpningar i framtida studier.

Studien publicerades i Sensorer och ställdon A:Fysiska .