【哈工大（深圳）宣】（卢晋 文/图）近日，哈工大深圳校区前沿学部理学院周伟建、仲政教授团队联合浙江大学陈伟球教授在无耦合剂高纯度剪切波激发方法及其无损检测应用领域取得重要进展。相关成果以“Couplant-free and high-purity excitation of unidirectional shear waves via a meta-exciter”（超构激发器成功实现无耦合剂、高纯度的单向剪切波激发）为题，发表在固体力学顶级期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》(《固体力学和物理学杂志》)上。

剪切波在无损检测与医学超声成像中具有独特优势，这主要归因于其对介质剪切模量的高敏感性，以及相较于纵波更短的波长，使其能够分辨更微小的结构缺陷。然而，现有剪切波激发技术在模态纯度与扫描灵活性之间长期存在固有权衡，通常依赖高黏性耦合剂，难以满足快速检测的需求。针对上述问题，团队通过重构激发机制，提出法向编码策略，避免剪切力直接传递，实现了高纯度单向剪切波的有效激发。

图1  法向编码超构激发器示意图

图2  单向高纯度剪切波激发

团队提出了一种基于法向编码的相位梯度超构激发器，通过调控表面激发相位分布，实现表面波与剪切波的受控干涉，从而获得高纯度单向剪切波。同时，团队建立了逆向设计方法，将目标剪切波场映射为优化的表面激发序列，实现由波场到结构参数的反演设计，并推导了剪切波入射角与阵列间距及相位梯度之间的解析关系，构建了直接参数化设计框架。为提升设计效率，团队开发了基于平面波展开的快速波场计算模型，结合有限元仿真开展参数优化与设计空间探索，并通过实验验证了该方法在剪切波激发中的有效性。

哈工大深圳校区为论文第一完成单位。深圳校区周伟建教授为论文第一作者，硕士生李木养为论文第二作者，深圳校区仲政教授、浙江大学伍斌教授、陈伟球教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金的支持。（编辑 向碧霞  审核 张惠屏  陈南坤）