超声技术历经多年发展，已在诸多领域展现出强大的应用潜力，并且目前仍呈现出一些显著的发展趋势。一方面，多学科交叉融合不断深化，超声技术与材料科学、物理学、生物学、医学等众多学科相互渗透，催生出一系列新兴的交叉学科领域，为解决复杂的实际问题提供了新的思路和方法。例如，超声材料科学与技术的兴起，就是超声与材料学科紧密结合的成果。另一方面，随着科技的不断进步，超声技术朝着更高精度、更高分辨率、更智能化的方向发展。在成像领域，不断追求能够呈现更细微结构、更准确诊断病情的成像技术；在操控方面，致力于实现对微观粒子、细胞等更精准的操控。同时，超声设备也在向小型化、便携化迈进，以满足不同场景下的应用需求，如可穿戴式超声设备的研发，为实时健康监测带来了更多可能。
一、超声技术在材料研究领域的发展
超声技术在材料研究领域已拥有百年历史，近年超声材料科学与技术更是成为新兴交叉学科。其涵盖四个主要研究方向：超声波产生材料和器件的设计制造；材料的超声传输特性及其控制原理；超声场中的材料合成与加工技术；材料性能的超声分析和表征方法。
例如，在利用超快激光超声进行无损结构表征方面，通过飞秒脉冲激发超声波，实现了纳米级结构的高分辨率成像，能精细表征各向异性单晶半导体材料，还可无损三维重建复杂微系统结构。另外，一种结合光声效应的并行级声流控方法，利用瞬态热弹性效应产生环形声场和声辐射力，实现了液相中微粒的精准无接触操控。
随着制造强国战略推进，高端装备对稳定性和安全性要求提高，非线性超声技术因能表征材料微观结构变化成为研究热点。华东理工大学团队在该领域取得诸多成果，包括动力学模型、智能量化方法、阵列成像技术等。体声波（BAW）在微纳操控、分子驱动和纳米分加工等领域应用广泛，在超声微纳米聚集、微纳米钳、微纳米马达等方面都有研究成果，气相超声在化学反应强化中也有应用。
二、超声技术在传感与监测方面的进展
光纤干涉式超声传感技术：采用飞秒激光逐点刻写技术在光纤上制备集成式光纤干涉仪，结合低噪声激光干涉式相位解调技术，可实现超低噪声、高灵敏的超声信号探测。其传感探头直径小于 150μm，易于嵌入材料内部实现智能感知与损伤探测。该技术在超声探测以及碳纤维材料、混凝土梁、PCCP 管道、浮力材料等损伤监测中有应用。
分布式光纤技术监测海洋柔性输能管道：为满足海洋资源开发对柔性输能管道安全运行的需求，一种分布式光纤技术应运而生。它通过内置光纤实现全面监测，包括分布式声学传感（DAS）实时监测环境变化、预警潜在破坏；弱反射光纤光栅阵列应变传感器监测管道变形、弯曲和构型，确保力学性能；分布式光纤温度传感器（DTS）实时监测泄漏，识别泄漏位置和程度。集成这些技术构建了多参数、高精度的监测系统。
井筒超声信息采集与处理：井筒超声信息的采集、处理是探测井身结构和井外地层介质的重要手段，但目前的数据处理方法多集中于常规方法，对弱信号效果不理想，后续成像方法也有待加强。电子科技大学声学信息智能感知与成像团队近年在这方面取得成果，探讨了套管井超声波测井数据的处理与成像需求，应用人工智能等先进方法进行改进。
三、超声技术在医学领域的应用拓展
光声成像技术：发展新型医学影像技术是国家战略需求，光声成像技术尤其是光声骨成像具有临床应用潜力。尽管骨组织复杂性曾限制传统光声成像，通过交叉创新研究，现已揭示光声信号在骨组织内的传播规律，发展了量化表征方法，实现了无标记量化表征，还开展了光声骨骼健康检测临床试验并参与研发双模态检测 / 成像原型机，为肌骨系统疾病提供了精准无创诊断和早期筛查的先进技术方法。
可穿戴监测技术与超声成像结合：可穿戴监测技术是研究热点但无法实时获取深层组织信息，超声成像技术虽有可视化监测潜力却存在固定不稳定和系统庞大的瓶颈。为此，研究人员制造了可拉伸超声阵列，利用蛇形电极和岛桥结构实现脑血流、心脏等实时监测，集成光声贴片扩展检测能力至分子成像，还通过系统设计和深度学习算法开发了无线超声贴片，实现移动式血压、呼吸监测。
超声诊疗平台及相关技术：随着医学超声需求增长，传统系统受限于算力和带宽。新开发的集成影像诊断、聚焦治疗和实时监控的超快超声诊疗平台，采用微泡造影和自适应成像算法，提高了 像质量和分辨率，通过时分复用技术实现诊断与治疗协同工作，支持精准参数调节和疗效评估。进一步优化算法后，可实现大鼠颅脑超分辨血流成像和微泡定位显微成像，并扩展至肾脏及淋巴等器官血流观测。
此外，纳米气泡因能从血管渗透到周围组织，对超声治疗和精确药物输送有潜在价值，通过气液反复压缩技术可制备稳定的纳米气泡并装载药物，在超声能量辐照下实现病变组织中的高效靶向递送。相变纳米液滴（PCNs）可被超声波激活，具有超声成像造影和 治疗物质释放的潜力，相关研究开发了多功能 PCNs 并验证了其在超声溶栓、肿瘤治疗和基因递送中的应用。
超声神经调控在心血管疾病治疗中也有应用进展，低强度脉冲超声（LIPUS）以其非热效应在神经调控中显示优势，对多种心血管疾病模型有效。
经颅聚焦超声（TUS）因无创性、高分辨率和深刺激能力及与神经影像技术的兼容性，在神经系统疾病治疗中潜力巨大，尤其在利用低强度聚焦超声联合微泡技术无创、可逆且局部打开血脑屏障，为中枢神经系统药物递送方面意义重大。声遗传技术则为心律失常治疗带来新方案，通过构建基于非侵入性聚焦超声激活 Piezo1 离子通道的力电模型，利用可穿戴心脏超声设备精准聚焦超声波于心脏特定区域，有望实现心律失常的无创消除或预防。
四、超声技术在声学超材料及相关物理现象研究方面的成果
声学超材料：传统材料在声波调控上有局限，近二十年声学超材料出现，通过微结构设计实现对声波和振动的特殊调控，具有更高的减振降噪效率和复杂的声场操控能力。多种功能性声学超材料被设计出来，如声学超材料全息可精确控制定位声波；单向声传输与操控能实现单向传播；降噪超材料可降低噪音。
模拟凝聚态量子拓扑物态：在声波体系中模拟凝聚态量子拓扑物态取得进展，通过构建赝自旋和时间调制打破时间反演对称性实现声学陈类拓扑绝缘体，空间调制产生等效规范势实现声学 SW 类拓扑半金属，多模态类比原子多轨道模式探究相互作用机制实现新型拓扑边界态和角态，为设计新型声学功能器件提供新思路。还探讨了声波与人工结构间的相互作用及损耗调制，构建异常声散射现象或能量局域为设计新型声学功能器件提供新途径，在三维声子晶体中实现了二阶节线半金属并观察到相关表面态和铰链态，这些无色散表面态和铰链态在声传感和能量捕获方面有潜在应用价值。
非厄米系统相关研究：非厄米系统因物理特性丰富和 应用前景广阔备受关注，非厄米趋肤效应（NHSE）是其显著现象之一。通过构建耦合声学环谐振腔结构进行实验验证，发现 NHSE 和合成磁场（SMFs）可通过不同机制相互竞争或协同，导致 NHSE 的抑制或产生，复频率激发技术显示 SMFs 可抑制 NHSE 使局域化向体内移动，同时 SMFs 引入可产生拓扑边界态模式，通过二阶 NHSE 转变为角落皮肤模式，为波局域化控制和应用领域开辟新可能。
五、超声技术在其他方面的应用及研究
超声检测技术在复合材料中的应用：碳纤维增强复合材料（CFRP）广泛应用于飞行器主承力构件，但制造工艺和工作载荷等因素会导致问题，超声检测虽被广泛用于监测其结构健康和成像，但因复杂构型、强各向异性和非均匀性等会降低厚复合材料构件深部缺陷的检出率和成像精度。为此，研究人员提出基于声束路径追踪模型的阵列超声成像方法检测 CFRP 榫头构件缺陷和层间界面特性，针对增材制造连续纤维复合材料提出空气耦合超声导波层间缺陷检测方法，非线性声学方法和激光超声技术（LUT）在裂纹检测和成像中也显示出高灵敏度优势。
超声技术在零件制造及除藻方面的应用：首次提出超声波直接制造零件的新理论，通过精确控制声能量的产生、聚焦和传输，可实现热固性材料微观结构和结合状态的调控，制造高性能、连续稳定的零件，还能制造功能梯度材料及功能性复合材料，未来计划融合其他物理场开拓新研究领域。在除藻方面，光 / 纳米材料除藻虽已广泛报道，但超声协同新型纳米材料除藻研究较少。新研究制备了先进碳基金刚石材料 N-ND，揭示了其表面官能团对声敏性能的影响，发现 N-ND 在高频 - 低功率超声下能有效产生自由基，促进蓝藻絮体形成，提高了超声促絮凝除藻效果。
超声技术在食品组分分离中的应用：超声技术在食品组分分离中具有潜力，以植物多酚提取和吸附为例，研究表明多酚提取的传质阻力在于固液界面溶解，吸附过程在于多孔介质内部扩散，超声通过促进溶解和破碎树脂来增强提取和吸附效果，还分析了在超声强化过程的空间放大效应，为超声分离提供新视角。
总之，超声技术在众多领域不断取得新的突破和进展，从材料研究到传感监测，从医学应用到声学超材料等相关物理现象研究，再到在复合材料、零件制造、食品组分分离等其他方面的应用，都展现出了其独特的优势和巨大的应用潜力。随着科技的持续发展，超声技术有望在更多领域实现更深入的融合与创新，为人类的科研、生产、生活等带来更多的便利和价值。未来，我们可以期待超声技术在更高精度操控、更智能化诊断、更广泛领域融合等方面取得更为显著的成果，进一步推动各行业的发展和进步。
