驻体声波微粒组装器件

三维动态操控

利用单一压电换能器在圆柱腔内产生可控三维驻体声波，实现微粒从一维到三维结构的自发排列与动态切换。

Cheng, Feng · 郭钟宁 · 雷君君

Journal of the Acoustical Society of America 2025

技术优势

一个换能器就够了

依靠驻体声波在圆柱腔内的三维构型，单一压电换能器即可完成原本需要多个声源才能实现的三维图案化。

频率一调，图案就变

通过改变驱动频率，微粒可以从一维排列切换到三维空间结构，且此切换是动态可逆的。

振幅也能做文章

除了频率，调节超声场振幅还能让粒子团簇在克拉尼与逆克拉尼图形之间转换，实现更多样的动态操控。

应用场景

• 微流控微粒操控：在微通道内按需排列微粒，无需改变芯片结构即可切换图案。
• 类器官构建：将细胞簇塑造成三维初始构型，辅助类器官定向发育。
• 增材制造：在打印基底上按需排列微纳材料，为逐层构建提供有序模板。
• 组织工程：在三维空间控制细胞分布，模拟天然组织中的细胞排列。
• 生物3D打印：作为生物墨水沉积前的定位手段，提高打印结构的分辨率。