2026-01-202026-01-20https://hdl.handle.net/11420/61014Luftgekoppelte Ultraschallwandler werden zunehmend eingesetzt, um berührungslose Ultraschallprüfungen in verschiedenen Industriezweigen zu ermöglichen. Insbesondere werden sie für die Prüfung von Leichtbaukomponenten eingesetzt und somit leisten sie einen Beitrag zur Reduktion der Schadstoffemissionen, technischer Sicherheit und zur Kreislaufwirtschaft. Die derzeitigen Ultraschallwandler sind jedoch durch die Schwierigkeiten bei der Überwindung der Impedanzfehlanpassung zwischen Luft und Piezokomposit stark eingeschränkt. Eine neue Generation von Ultraschallwandlern könnte sich auf den thermoakustischen Effekt stützen. Obwohl theoretische Abschätzungen zeigen, dass der thermoakustische Effekt potenziell genutzt werden kann, um sehr effiziente akustische Wandler zu schaffen, sind die Schalldruckpegel der bestehenden Prototypen weit von den kommerziellen entfernt. In diesem Projekt wollen wir den gigantischen thermoakustischen Effekt nachweisen, der für das Design und weitere potentielle Herstellung von leistungsstarken thermoakustischen Sendern erforderlich ist. Das Hauptziel besteht in der Entwicklung einer neuen Klasse von Substraten auf Aerogel-Basis mit außergewöhnlich niedrigem Wärmedurchgangskoeffizienten. Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine Reihe von Ansätzen im Nanomaßstab entwickelt, um die innere Struktur, die Oberflächenmorphologie und die Chemie von Aerogelen gezielt zu verändern. Diese Ansätze sind von allgemeinem Nutzen und können im Prinzip auf alle offenporigen Materialien angewandt werden. Die praktischen Ergebnisse des Projekts würden es ermöglichen, dickere Bauteile und Materialien mit hoher akustischer Dämpfung zu testen. Die Ergebnisse würden auch eine Miniaturisierung sowohl der Ultraschallquellen als auch des elektrischen Anpassungsnetzwerks ermöglichen, was den Anwendungsbereich der luftgekoppelten Ultraschallprüfung erweitern würde.Air-coupled ultrasonic transducers have been increasingly applied to enable contact-free ultrasonic testing in several industrial branches. In particular, they are used for testing lightweight components and thus contribute to the reduction of pollutant emissions, technical safety and the circular economy. The current ultrasonic transducers are however very much restricted by the difficulties of overcoming impedance mismatch between air and the piezocomposite. A new generation of ultrasonic transducers could be based on the thermoacoustic effect. Although theoretical estimations show that the thermoacoustic effect can be potentially utilized to create very efficient acoustic transducers, the sound pressure levels of existing prototypes are far away from the commercial ones. In this project, we intend to demonstrate the giant thermoacoustic effect required for creation of high-performance thermoacoustic transmitters. The principal goal lies in developing a new class of aerogel-based substrates with exceptionally low thermal effusivity. To achieve this goal, a toolbox of nano-scaled approaches for tailoring the internal structure, surface morphology and chemistry of aerogels will be developed. These approaches are of general use and can principally be applied to any open porous materials. Practical outcomes of the project would enable testing of thicker components and materials with high acoustic damping. The results would also enable miniaturization of both ultrasonic sources and the electrical matching network, broadening the application area of air-coupled ultrasonic testing.