Формирование фотоакустического отклика в наноструктурированных композитных системах «пористая матрица - жидкость»

Abstract

В работе представлены результаты экспериментальных исследований процессов формирования фотоакустического отклика в наноструктурированных композитных системах «пористая матрица - жидкость». Рассмотрены случаи низкочастотной периодической модуляции и импульсного лазерного возбуждения. Уставлено, что в обоих случаях амплитуда фотоакустического отклика существенно возрастает с ростом пористости матрицы. Предложена упрощенная модель композитной системы на основе пористой матрицы, что позволило выполнить корректные (согласуются с экспериментом) оценки величин модулей Юнга и коэффициентов теплового расширения композитных систем разной пористости, а также величин амплитуды акустических откликов.

В роботі представлено результати експериментальних досліджень процесів формування фотоакустичного відгуку в наноструктурованих композитних системах «порувата матриця - рідина». Розглянуто випадки низькочастотної періодичної модуляції та імпульсного лазерного збудження. Встановлено, що в обох випадках амплітуда фотоакустичного відгуку істотно зростає з ростом поруватості матриці. Запропоновано спрощену модель композитної системи на основі поруватої матриці, що дозволило виконати коректні (узгоджуються з експериментом) оцінки величин модулів Юнга і коефіцієнтів теплового розширення композитних систем різної поруватості, а також величин амплітуди акустичних відгуків.

The results of experimental studies of the processes of photoacoustic response formation in nanostructured composite systems «porous matrix-liquid» are presented. The cases of low-frequency periodic modulation and pulsed laser excitation are considered. It is established that in both cases the amplitude of the photoacoustic response increases substantially with the matrix porosity increase. A simplified model of a composite system based on a porous matrix was proposed, which allowed to carry out correct estimates of the Young's modulus and the thermal expansion coefficients of composite systems with different porosity, as well as the amplitude of the acoustic response (in agreement with experiment).