一种用于测量软质材料内部局部应力的非侵入式方法
软凝聚态物质
2025-06-05 v1 应用物理
摘要
软质材料在不同尺度上的机械应力在理解生物系统功能以及用于工程软质机器和生物医学器件方面发挥着基本作用。然而，探测原位非侵入式、非破坏性地测量局部机械应力仍是一个巨大的挑战，尤其是当材料的力学性质未知时。为此，我们提出了一种基于声弹性成像的方法，通过测量由自定义程序化声学辐射力引起的剪切波速度来推断软质材料中的局部机械应力。我们使用医学超声换能器进行远场激发和跟踪剪切波，演示了该方法用于成像各向同性水凝胶中的单向应力和弯曲应力，以及骨骼肌肉中的被动单向应力。所有测量均无需材料本构参数即可完成。这些实例表明，我们的方法将具有广泛的应用前景， ranging 从软质结构和机器的健康监测，到诊断改变软组织应力的疾病。
引用
@article{arxiv.2506.03816,
title = {Non-invasive measurement of local stress inside soft materials with programmed shear waves},
author = {Zhaoyi Zhang and Guo-Yang Li and Yuxuan Jiang and Yang Zheng and Artur L. Gower and Michel Destrade and Yanping Cao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.03816},
year = {2025}
}