Kulstof nanorør forsamlinger for Sound Generation og varmeafgivelse

af Dr. Mikhail Kozlov

Abstrakt

Stærk termo-og Photoacoustic Svarene er blevet opdaget for afstemt arrays af multi-walled carbon nanorør (MWNT) skove og solid trukket MWNT ark. Når der opvarmes ved hjælp af vekselstrøm eller en nær-IR laser gradueres på 1-200 000 Hz interval, nanorør forsamlinger genereret højt, hørbar lyd, med højere lydtryk blive opdaget fra MWNT ark. En evaluering af ikke-lineær fordrejninger af lyd-signalet viste en særdeles særegen opførsel af tredje og fjerde harmoniske fremstillet af skove dyrket på silicium wafers. De ejendommeligheder var særligt udtalt for korte skove og kan være forbundet med varmeoverførsel fra MWNT lag til underlaget. Afhængighederne kan bruges til evaluering af egenskaber af termiske grænseflader, især dem, der er baseret på kulstof-nanorør. De undersøgte nanorør plader kan sættes på alle overflader (f.eks væggen i en lejlighed), hvilket gør overfladen akustisk aktive. De kan også være knyttet til vinduer i bygninger og biler og kan bruges til aktiv støjdæmpning i larmende miljøer. På grund af en god kobling til det omgivende luft, kan MWNT ark og skove skal bruges til bortledning af varme, der produceres af forskellige elektroniske enheder. De kan nemt mønstret på en sådan måde, at der ved scanning med en laserstråle, mønsteret genererer en karakteristisk lyd, og kan derfor være ansat bruges til akustisk læsbare stregkoder.

Indledning

Bemærkelsesværdige egenskaber af kulstof nanorør forsamlinger (skove, ark, garn) forventes at føre til en lang række applikationer. Det er for nylig blevet rapporteret ¹ , at fritstående multi-walled carbon nanorør (MWNT) ark genererer lyd, når de opvarmes med vekselstrøm (AC).

Lyd-(TA eller aktuelle drevet) egenskaber er relateret til den meget studerede Photoacoustic (PA eller laserstråling drevet) adfærd. For at kontrollere, om den fremragende udførelse af denne usædvanlige materiale kan opnås med laser excitation, vi gennemførte den sammenlignende TA-PA målinger af en enkelt (S1) og flerlags MWNT ark (S2-S10) [2]. Vi opdagede også, at meget stærke TA og PA-signaler kan genereres ved lodret arrays af MWNTs (MWNT skov) dyrket på silicium wafers. På trods af deres topologiske forskelle fra arkene, opvarmning af skove med vekselstrøm eller en laserstråle gradueres på frekvensområdet produceret et akustisk signal, der kan høres ved øret eller detekteres med en mikrofon. Vi har også foretaget målinger af ulineære fordrejninger af TA signal, og opdagede meget ejendommelige opførsel af tredje og fjerde harmoniske produceret af skove fra AC-DC spænding scanninger [2]. De indberettede data kan finde anvendelse i udstyr til lyd generering og manipulation, opvarmning og køling.

Resultater

Alliancefri arrays af MWNTs (MWNT skoven) blev dyrket ved konventionel kemisk dampudfældning teknikken på silicium wafers og havde højder på omkring 32, 138, og 233 m (mærket F32, F138 og F233). MWNT ark blev fremstillet ved at trække en dækside af skoven i prøven flyet retning, figur 1A.

Lydtrykket genereret af MWNT plader og MWNT skove udsat for TA excitation er vist i figur 1B. TA intensiteter blev normaliseret ved den medfølgende el. TA effektivitet (lydtryk per watt af indgangseffekt) var den højest for enkelt lag MWNT blad: ca 820 mPa / W (92 dB / W). Selvom lydtrykket genereret af multilayer prøven i vores eksperimenter var nogenlunde proportional med antallet af lag, virkningsgraden for multilayer prøver faldet ganske betydeligt til omkring 63% for S10 sammenlignet med S1. Dette kan være forårsaget af en vis stigning i arket tæthed i multilags forsamling.

TA lydtryk for de undersøgte MWNT skove var sammenlignelig med, at for S1 prøve. Imidlertid var effektiviteten af ​​lyden generation af skove viser sig at være lavere end effektiviteten af ​​MWNT ark. Den højeste værdi blev registreret fra F138 skoven: 153 mPa / W (78 dB / W), hvilket er 19% effektivitet S1 prøve. Denne forskel kan være forårsaget af væsentligt højere skoven tæthed i forhold til tætheden af ​​MWNT ark.

Referencer

1. L. Xiao, Z. Chen, C. Feng, L. Liu, Z.-Q. Bai, Y. Wang, L. Qian, Y. Zhang, Q. Li, K. Jiang, og S. Fan, Nano Lett. 8, 4539 (2008).
2. ME Kozlov, CS Haines, J. Åh, MD Lima, S. Fang, J. Appl. Phys., 106, 124.311 (2009).

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org