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随着微纳米技术的快速发展、对微纳米技术的深入研究、微纳米技术的广泛应用,为了更好地认识了解和研究材料,需要对微纳米颗粒的力学性能参数进行表征,特别是表面张力和弹性系数进行表征。 本论文在已有的理论模型,提出一种改进后的微纳米粒子力学特性的无损超声检测方法。主要的检测原理是利用超声检测入射强度和背向散射强度,测量其余所需的参数(微泡个数、微泡壳密度),最后依据背向散射强度公式得出微泡的弹性系数。本论文的主要内容包括: 1.系统搭建、调试和优化。连接检测器皿、恒温控制调节器、超声模块、消声模块以及信号分析处理模块,通过相同样品不同超声频率来调试整体系统,使回波信号最优化。经过调整和优化后,系统的基本设置为:超声频率为1 MHz,发送频率为200 kHz,电压值为100 V,增益为-10 dB; 2.制备微泡样品。以聚乙烯醇为原材料制备微泡壳,内核填充空气,并控制均质机的搅拌速度,制备三种尺寸的微泡,即M2(外径2.653×10-6 m,内径1.187×10-6 m),M3(外径3.667×10-6 m,内径1.267×10-6 m),M5(外径5.067×10-6m,内径1.960×10-6 m); 3.根据检测原理,求解所需的各个参数。 首先,测量不同浓度下的微泡个数。将样品注入到一个表面上划分了多个区域的液晶盒,通过偏光显微镜拍摄到每个区域的图片,计算每个区域微泡个数并求其总和,即为液晶盒的颗粒个数,由此类推,既可以求解不同浓度下微泡的个数;其次,测量微泡壳密度。滴一滴液滴在载玻片上,通过偏光显微镜拍摄到的每张图片上一个或多个微泡的内外径,它们的平均值即为微泡的内外径,根据相关公式就可求出微泡的密度; 最后,求解微泡的弹性系数。利用超声,测量不同尺寸的微泡在不同的浓度下的回波信号,软件分析处理后,得出各自的浓度与背向散射强度的关系曲线,求出此时各自的弹性系数,通过拟合优化以及求导等,根据变化趋势就可以得出不同尺寸微泡的阈值浓度,求得最终弹性系数,即分别为M2(6.507±5)×1024N/m2、M3(4.795±3)×1024 N/m2、M5(0.585±5)×1024 N/m2,由此可知,微泡的弹性系数与微泡的尺寸成反比。