超声波最有名的副产品——因为其频率超过人耳的范围而得名——实际上不是声音而是视觉:2D图像，通常是胎儿在子宫内成熟的图像。但超声波也在医疗领域的其他角落找到了一席之地，从评估血液流动到检查可疑肿块和诊断疾病。

　　这种诊断能力最近促使生物医学工程师设计出可穿戴的超声波设备，这种设备可以持续监测疾病的迹象，特别是通过跟踪血液流动或心脏的节律运动。理想情况下，这些可穿戴设备将由可拉伸的材料组成，以适应运动和人体形态。

　　不幸的是，一个顽固的工程挑战阻碍了这一进程。超声波依靠换能器，换能器既能发射高频声波，又能探测到那些被人体各种结构反射回来的声波，最终形成图像。当波越过两种材料之间的边界时，反射就会发生，这两种材料提供不同程度的阻力或声阻抗。

　　为了克服声波在从换能器传递到人体时所面临的不同声阻抗——这种不匹配会破坏声波传输——工程师们在两者之间安装了所谓的匹配层。然而，大多数用作匹配层的颗粒或材料已经被证明过于坚硬，无法用于柔韧的可穿戴设备。

　　内布拉斯加州的Eric Markvicka, Ethan Krings及其同事花了数年时间研究液态金属液滴的特性和潜在应用，其中包括镓基合金。为了设计出一种更符合标准但仍具有功能的匹配层，Husker的研究人员将不同体积和大小的镓基液滴嵌入软硅中。

　　当用大约70%的液滴使硅胶饱和时，研究小组发现，匹配层的密度将其声阻抗提高了400%以上，接近更坚硬的对应层所拥有的水平。当匹配层以类似于可穿戴设备的方式进行机械拉伸时，阻抗仅下降了13%。

　　然后，该团队与内布拉斯加州的Greg Bashford和Ben Hage合作，将其可拉伸匹配层集成到可穿戴超声波原型中。当展示一个移动的物体来模拟心脏瓣膜或其他组织的运动时，原型成功地记录了这种运动，展示了它作为诊断设备的潜力。

　　他们的研究结果发表在《高级功能材料》杂志上。

　　该团队表示，无论是通过调整液态金属液滴的表面还是合金，都可以进一步改善包含它们的匹配层的性能。研究人员说，随着医疗领域向可穿戴设备的发展，这些匹配层可以进入专门的超声波传感器，帮助检测多种疾病和状况。

　　更多信息:Ethan J. Krings等，可拉伸液态金属-弹性体复合材料在可穿戴超声换能器阵列中的声学性能，先进功能材料(2023)。DOI: 10.1002 / adfm.202308954期刊信息:由内布拉斯加-林肯大学提供的先进功能材料引文:液态金属可能指向可穿戴超声设备的方向(2024年，3月20日)检索自2024年3月20日https://techxplore.com/news/2024-03-liquid-metal-wearable-ultrasound-devices.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。