综述：光声传感与传输在生物和工业中的应用

这篇综述全面探讨了光声（PA）效应在生物医学和工业检测中的创新应用，系统梳理了光声传感（PAM/PACT）和光声传输（LGFU/CNT-PDMS）技术的最新进展，重点分析了其在分子检测（如甘油三酯、肝素）、细胞操纵（神经元刺激、黑色素瘤成像）和材料表征（锂金属电池、碳纤维复合材料）中的突破性成果，为多学科交叉研究提供了重要参考。

　　

光声原理与技术基础
当调制光被材料吸收时会产生声波，这种现象称为光声（PA）效应。该效应形成了光声传感的基础——通过激光探测吸收物质，并分析产生的超声波信号，实现从一维信号到三维图像的重建。核心方程表明，初始压力分布与材料的光吸收特性（吸收系数μ_a
）和热弹性效率（Grüneisen参数Γ）直接相关。

生物医学应用突破
在生物分子检测方面，532nm和797nm双波长声分辨率光声显微镜（AR-PAM）实现了血液中甘油三酯的定量分析，而基于纤维素的传感器通过检测光声信号振幅变化，可测量肝素活性。细胞层面，780nm脉冲激光结合膨胀显微镜技术，将黑色素瘤细胞中黑色素体的成像分辨率提升至亚细胞级别。

对于生物组织，266nm紫外光声显微镜（UV-PAM）通过深度学习辅助，实现了骨组织术中快速病理分析，而1930nm近红外光声成像则特异性识别了脂肪组织中的水分分布。在神经科学领域，碳纳米管-聚二甲基硅氧烷（CNT-PDMS）复合光纤发射器产生的亚毫米级聚焦超声（焦距66μm），成功激活了大鼠运动皮层并诱发肢体肌电信号。

工业检测创新
在锂金属电池检测中，532nm光声显微镜以160μm穿透深度观测到锂枝晶的三维生长。对于半导体芯片，光声遥感显微镜（PARS）通过1030nm激光实现了硅基芯片内部缺陷的非接触检测，分辨率达2.3μm。碳纤维复合材料（CFRP）的损伤评估则利用激光超声扫描技术，其成像质量媲美X射线断层扫描但避免了电离辐射。

前沿传输技术
激光生成聚焦超声（LGFU）系统通过碳纳米管复合透镜产生16MPa高压超声，实现了：1）无针头液体微喷射（速度200m/s）；2）高精度材料切割（焦点<100μm）；3）碳纳米管晶体管通道的喷嘴-free打印。而可拉伸双层的独立式光声发射器，通过测量双脉冲间隔变化，构建了手势识别准确率超97%的神经形态传感系统。

未来挑战与机遇
当前技术面临穿透深度与空间分辨率的平衡难题，尤其在深层组织检测中高频超声衰减显著。光学超声探测器的小型化阵列制备仍是瓶颈，而机器学习算法的引入为光声信号处理提供了新思路。随着CNT-PDMS等新型换能材料的优化，光声技术有望在脑机接口、智能制造业等领域开辟更广阔的应用前景。