利用单向表面声波将多孔功能材料转化为方向性输运平台
软凝聚态物质
2026-04-14 v1
摘要
多孔介质支撑着吸收、过滤、分离和高面积界面输运在化学和诊断系统中，但由于纹路状孔网络和强声学损耗导致持续的方向性流动通过它们仍然困难。这里，我们表明浮动电极单向转化器 (FEUDTs) 将多孔材料转换为主动泵送输运平台，通过产生主要单向表面声波 (SAWs) 这些声波在湿润的多层界面上比传统的互数字转化器更有效地耦合。通过改变孔径大小、渗透性、样品厚度和流体粘度，我们发现当 SAW 波长与特征孔尺寸相当时，输运强度显著增强，为声学活性多孔材料提供了实用的设计法则。在这些条件下，FEUDTs 在亚瓦级输入功率下驱动方向性流动速度可达 0.6 mm/s，这约是扩散的 600 倍。FEUDTs 也能在预湿多孔材料中持续泵送，其中毛细作用被消除，速度在匹配条件下超过毛细驱动的流动，同时远高于热力学引起的输运。一个简化的理论框架捕捉了主要实验趋势，确定了转化器结构、孔几何和驱动力强度作为支配多孔功能材料中长程可调输运的关键参数。
引用
@article{arxiv.2604.09755,
title = {Turning Porous Functional Materials into Directional Transport Platforms with Unidirectional Surface Acoustic Waves},
author = {Sujith Jayakumar and Jinan Parathi and Gideon Onuh and Feng Guo and Ofer Manor and James Friend},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.09755},
year = {2026}
}
备注
21 pages, 11 figures, and separate supplementary information in its own PDF file