传统声场控制技术在动态性、分辨率与能耗间存在难以调和的矛盾。一项研究提出了一种结合可编程聚合物与电控系统的动态声全息技术，它能在保持高声透射率的同时，实现对声场的高分辨率、超快速实时调控，为声镊、无创治疗等领域开辟了新路径。
智能速览
新型半结晶聚合物兼具声透明与可编程特性。
系统空间分辨率达10,000像素/cm²，远超传统相控阵。
结合分区PZT阵列，刷新率高达5万帧/秒。
实现了声操控微粒与穿透组织的远程热写入。
为声镊、无创治疗等领域提供了全新技术路径。
精华内容
声场动态调控的瓶颈在于难以兼顾高分辨率、高速度与低损耗，一项突破性的技术巧妙地结合了新材料与电控系统，为解决这一难题提供了全新思路。
声控新材
研究的核心是一种半结晶聚合物材料，其基础是聚己内酯（PCL）。这种材料在加热熔融与冷却结晶之间，其力学模量可在较大范围内可逆变化。
通过在PCL中加入少量光热染料，研究者能用红外激光对材料进行局部加热，形成稳定的“模量图案”。与传统复合超材料不同，该材料内部的晶区与非晶区之间存在连续过渡的梯度界面，避免了声波的显著反射或散射。
实验证明，在0.9 MHz至140 MHz的宽频范围内，其声透射率始终高于75%，在2.25 MHz频率下超过83%，实现了高透声性与相位调制的结合。
高精全息
为了生成静态声全息图案，研究者将聚合物制成薄膜，并通过激光扫描控制器将预设的相位分布写入其中。利用迭代角谱算法（IASA），可从目标声场图像反推出所需的相位分布。
当平面声波经过被写入图案的薄膜时，其相位被局部调制，在干涉后形成预期的声压分布。团队成功重建了环形、心形等多种复杂声图案。
该方法的空间调制分辨率约为100 µm，相当于10,000像素/cm²，远超传统相控阵系统通常低于10像素/cm²的分辨率。
动态飞驰
为实现声场的实时动态控制，团队将可编程聚合物与一个8×8的分区压电换能器（PZT）集成。PZT的每个单元都可通过FPGA高速控制，调节入射声波的幅度分布。
研究设计了一种结合深度学习的物理辅助神经网络（PANN）优化流程，将目标声场分解为聚合物膜的相位分布与PZT阵列的开关矩阵两个控制变量，并同时进行优化。
实验结果显示，该系统能以高达每秒5万帧的速率切换声场状态，刷新时间仅约20微秒，成功展示了由声波干涉形成的“飞鸟振翅”动态图案。
应用前景
在潜在应用方面，研究者首先展示了声辐射力驱动的微粒操控。在水中悬浮的微米级颗粒，被声场高压区的辐射力捕获并排列成设计图案，通过重新编程聚合物即可改变阵列形状。
另一项演示是“远程热写入”。声波经相位调制后，成功穿透约10mm厚的生物组织（牛肉块），在其后的热敏膜上聚焦并局部升温。实验中，声场可在10秒内使目标点温度上升约21°C，并能按设定路径实时写出字母轨迹。
这项研究通过融合材料科学与电子工程，为声场精密操控提供了一个强大而灵活的新平台。它巧妙地解决了高分辨率、高速动态与低损耗之间的长期矛盾。未来随着材料与器件的进一步集成优化，这项技术有望在微流控、组织工程乃至非侵入式脑刺激等前沿领域催生出颠覆性的应用。
