液态金属可能为可穿戴超声设备指明道路

超声波最著名的副产品(因其频率超过人耳的范围而得名)实际上不是音频，而是视觉：二维图像，通常是子宫中成熟的胎儿的图像。但超声波也在医学领域的其他领域占有一席之地，从评估血流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可穿戴超声设备，该设备可以连续监测故障迹象，特别是通过跟踪血流或心脏的节律运动。理想情况下，这些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。超声波依赖于换能器，换能器既发射高频声波，又检测身体各种结构反射回来的声波，最终形成图像。只要波穿过具有不同阻力或声阻抗的两种材料之间的边界，就会发生反射。为了克服声波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学传输)，工程师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被证明过于坚硬，不适合用于柔韧的可穿戴设备。

所以呢?

内布拉斯加州的埃里克·马克维卡(EricMarkvicka)、伊桑·克林斯(EthanKrings)和同事花了数年时间研究液态金属液滴(包括镓基合金)的特性和潜在应用。为了设计一个更符合但仍具有功能性的匹配层，Husker研究人员将不同体积和尺寸的镓基液滴嵌入软硅胶中。当用大约70%的液滴浸透硅胶时，研究小组发现匹配层的最终密度使其声阻抗增加了400%以上，达到了接近更刚性的对应层所夸耀的水平。当匹配层受到类似于可穿戴设备一部分的机械应变时，阻抗仅下降13%。

随后，该团队与内布拉斯加州的GregBashford和BenHage合作，将其可拉伸匹配层集成到可穿戴超声原型中。当呈现一个模拟心脏瓣膜或其他组织运动的移动物体时，原型成功记录了该运动，展示了其作为诊断设备的潜力。

怎么办?

研究小组表示，修改液态金属液滴，无论是通过定制其表面还是合金，都可以进一步提高包含它们的匹配层的性能。研究人员表示，随着医疗领域向可穿戴设备发展，这些匹配层可以进入专门的超声波传感器中，帮助检测多种疾病和状况。

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