Wireless acoustic energy harvesting through an air-water metasurface with dual coupling resonators

谐振器 声学 能量收集 联轴节(管道) 传输(电信) 声阻抗 无线 接口(物质) 能量(信号处理) 水下 声波 电阻抗 纳米发生器 物理 电信 材料科学 光电子学 计算机科学 电气工程 压电 超声波传感器 工程类 地质学 量子力学 冶金 海洋学 毛细管数 毛细管作用 复合材料
作者
Zhiwen Ren,Hao‐Wen Dong,Shengdong Zhao,Mingji Chen,Daining Fang
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:22 (2) 被引量:3
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.22.024023
摘要

Extremely large acoustic impedance mismatching generates a natural acoustic barrier at the air-water interface, resulting in significantly impeding bidirectional acoustic wave propagation across the heterogeneous interface. Here, an air-water metasurface with dual coupling resonators is proposed to enhance the acoustic transmission at the air-water interface, which facilitates the implementation of wireless harvesting for acoustic energy across the heterogeneous interface. A theoretical model is established and derived to obtain the analytical expressions between acoustic energy transmission and microstructural geometric parameters. The theoretical analysis reveals that the highly efficient energy transmission mechanism depends on the impedance coupling effect of the resonant cavities for nonresonance modes. The enhanced bidirectional acoustic energy transmission at the air-water interface is investigated and verified numerically and experimentally, and the maximum enhancement of energy transmission is measured to be approximately 19 dB at the peak frequency. Finally, wireless acoustic energy harvesting across the air-water interface is implemented experimentally by integrating the designed metasurface with a contact-separation-mode triboelectric nanogenerator, and the captured energy from the waves effectively operates six LED lamps. The proposed ``bottom-up'' design methodology of air-water wave energy harvesting based on an acoustic-metasurface-embedded system opens promising routes for underwater wireless energy-supplying platforms and medical ultrasound therapy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Demons发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
西海焖面完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
醋醋完成签到,获得积分10
2秒前
an发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
qq发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
小蘑菇应助Nanocapsule采纳,获得10
4秒前
5秒前
CK完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
Jasper应助研友_851KE8采纳,获得10
6秒前
科研通AI6应助wer采纳,获得10
7秒前
7秒前
符寄柔发布了新的文献求助10
8秒前
北北发布了新的文献求助10
9秒前
li发布了新的文献求助10
9秒前
奔流的河发布了新的文献求助10
9秒前
hfzxlzy发布了新的文献求助10
9秒前
ranjack发布了新的文献求助10
9秒前
蝈蝈完成签到,获得积分10
10秒前
张1发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
lxq完成签到,获得积分10
10秒前
上官若男应助兴奋平松采纳,获得10
10秒前
10秒前
WR完成签到,获得积分10
10秒前
甜蜜夜梅完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
哆啦十七应助活力的惜萱采纳,获得10
11秒前
AAA095完成签到,获得积分10
11秒前
13秒前
一阳发布了新的文献求助10
13秒前
李健应助那天晚上我竟然采纳,获得10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
量子光学理论与实验技术 1000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Beyond the sentence : discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5330029
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4469501
关于积分的说明 13909809
捐赠科研通 4362813
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2396486
邀请新用户注册赠送积分活动 1389970
关于科研通互助平台的介绍 1360776