Invisible Hydrodynamic Sensing via Metamaterial Shells Optimized by Machine Learning

超材料 材料科学 人工智能 计算机科学 各向异性 纳米技术 磁导率 压力传感器 人工神经网络 蓝图 参数空间 机械工程 相对渗透率 声学 传感器融合 机器学习 流量(数学) 领域(数学) 深度学习 壳体(结构) 微调 忠诚 芯(光纤) 密闭空间 电子工程
作者
Yajuan Li,Yuhong Zhou,Yixi Wang,Wei Jiang,Fubao Yang,Peng Jin,Jingyi Huang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (16): e19721-e19721
标识
DOI:10.1002/adma.202519721
摘要

Accurate flow-field sensing is crucial for microfluidics, biomedicine, and environmental monitoring. However, conventional sensing devices inherently distort the flow due to permeability mismatch, leading to erroneous data. To overcome this fundamental limitation, we propose and validate a hydrodynamic sensing mechanism based on a rationally designed metamaterial shell that creates a protected sensing core while leaving the external flow almost undisturbed. Specifically, the shell restores the pressure field in the core region to the background pressure field that would exist in the absence of any obstacle, so that an actual sensor placed there would read the true undisturbed pressure, and at the same time suppresses the disturbance of the combined core-shell structure to the surrounding flow. This shell, with anisotropic permeability derived from scattering-cancellation theory, thus renders the sensing core invisible to the background flow. Navigating the vast design space is achieved via a deep neural network, which inversely designs microstructures with exceptional accuracy (prediction error < 1 $< 1$ %). Our metashell-enabled sensing scheme reduces pressure measurement errors by four to five orders of magnitude, achieving near-perfect fidelity even under severe permeability contrasts. This theoretical-machine learning framework establishes a blueprint for distortion-free hydrodynamic sensing, readily extendable to thermotics, acoustics, and electromagnetics.
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
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
所所应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
英姑应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
英姑应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
Ava应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
帅哥发布了新的文献求助10
1秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
十二应助affogato采纳,获得10
1秒前
1秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
所所应助爱笑猕猴桃采纳,获得10
1秒前
zcw完成签到,获得积分10
1秒前
谦让的牛排完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
王珺完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI2S应助Xenia采纳,获得10
3秒前
4秒前
赘婿应助pwj采纳,获得10
4秒前
5秒前
king发布了新的文献求助10
5秒前
丘比特应助尔东采纳,获得10
6秒前
6秒前
Allornothing发布了新的文献求助10
6秒前
洞拐俩幺完成签到,获得积分10
7秒前
fx发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
汤汤发布了新的文献求助10
7秒前
123发布了新的文献求助10
7秒前
flq关注了科研通微信公众号
8秒前
陈开颜完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
Icarus发布了新的文献求助10
8秒前
科研浦东发布了新的文献求助10
10秒前
10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
The anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7737998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9287203
关于积分的说明 20181937
捐赠科研通 7315717
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3305747
关于科研通互助平台的介绍 2458004
邀请新用户注册赠送积分活动 2315475