Датчики на поверхностных акустических волнах (ПАВ): физика, материалы и применения

Поверхностные акустические волны (ПАВ) представляют собой направляемые волны, распространяющиеся вдоль верхней поверхности материала, причем их волновые векторы ортогональны нормальному направлению к поверхности. Датчики на ПАВ создаются на основе этих волн с использованием пьезоэлектрических кристаллов, в которых направляемые упругодинамические волны возбуждаются посредством электромеханической связи. Электромеханическая связь как в активном, так и в пассивном режимах обеспечивается интеграцией встречно-штыревых преобразователей (ВШП) с пьезоэлектрическими кристаллами. Инновационные метаконструкции периодических ВШП определяют функциональные возможности и области применения датчиков на ПАВ. В данном обзорном исследовании рассматриваются физика направляемых поверхностных акустических волн и пьезоэлектрические материалы, используемые для разработки датчиков на ПАВ. Далее объясняется, каким образом пьезоэлектрические материалы и кристаллографические срезы могут изменять функциональность датчиков. В статье обобщены несколько ключевых конфигураций электродов и соответствующие рекомендации по генерации различных типов направляемых волновых картин, что позволяет прогнозировать новые области применения. Наконец, рассматриваются применения датчиков на ПАВ и их развитие в биомедицинской, микрофлюидной, химической и механобиологической областях, а также их важная роль и потенциальные направления долгосрочного совершенствования в сфере науки и техники.