光声效应是指当物体受强度周期性变化的光照射时,会产生声音信号的现象。近年来,随着生物医学、材料科学、应用物理等学科的发展与交叉融合,光声效应已应用于光声成像、光声光谱、光声驱动等多个领域。其中,如何采用光声效应产生高强度的超声信号是研究的关键。在此背景下,本论文对光声效应的物理过程进行探索和研究,并通过金属纳米材料与热膨胀材料的结合设计制备新型金属纳米光声转换材料。本文首先对光声效应的历史进展、主要应用进行介绍,并对金属纳米光声转换材料的研究进展及应用进行了综述。针对光声效应理论,从物理角度和数值模拟角度对其进行分析。然后采用COMSOL Multiphysics软件对不同金属纳米结构的光声特性进行仿真探究。通过仿真分析,金属-介质-金属结构可通过局域等离子共振效应在共振波段实现近100%的光学吸收,并可显著提高光声信号强度。此外,本文还设计了可在可见光波段实现高光学吸收的Cr-PDMS-Cr薄膜结构,并采用不同波长的激光脉冲对其光声信号进行激发。实验结果显示,与金属薄膜相比,Cr-PDMS-Cr薄膜结构可有效提高光声信号强度。并且其光声信号强度与其光学吸收强度和PDMS层厚度有关。由于此薄膜结构简单、制备方便,可作为光声转换材料应用于光声成像、超声刀、超声发生器等多个领域。最后,对本论文内容进行总结,并对未来金属纳米光声材料的发展方向提出展望。