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Kohlenstoff Nanotube-Einheiten für Tonerzeugung und Wärmeableitung

durch Dr. Mikhail Kozlov

Mikhail Kozlov, Carter Haines, Jiyoung Oh, Marcio Lima, Shaoli-Reißzahn, NanoTech-Institut, Universität von Texas in Dallas
Entsprechender Autor: Mikhail.Kozlov@utdallas.edu

Zusammenfassung

Starke Thermo und photoacoustic Antworten sind für ausgerichtete Reihen mehrwandiger Kohlenstoff nanotube (MWNT) Wälder und der festen gezeichneten MWNT-Blätter entdeckt worden. Als geheizt unter Verwendung des Wechselstroms oder eines Lasers fast-IR, der in 100-20 000 Hz Reichweite moduliert wurde, erzeugten die nanotube Einheiten lauten, akustischen Ton, wenn der höhere Schalldruck von den MWNT-Blättern entdeckt ist. Eine Bewertung von nichtlinearen Verzerrungen des thermoacoustic Signals deckte ein in hohem Grade eigenartiges Verhalten der dritten und vierten Harmonik auf, die aus den Wäldern produziert wurde, die auf Siliziumscheiben gewachsen wurden. Die Eigenheiten waren besonders ausgeprägte kurz Wälder und können sich auf die Wärmeübertragung von der MWNT-Schicht auf die Substratfläche beziehen. Die Abhängigkeiten können für die Bewertung von Eigenschaften von thermischen Schnittstellen verwendet werden insbesondere die, die auf Kohlenstoff nanotubes basieren. Die nachgeforschten nanotube Blätter können zu jeder möglicher Oberfläche (z.B., Wand einer Wohnung) befestigt werden den Oberfläche Active akustisch machend. Sie können zu den Fenstern von Gebäuden und von Autos auch befestigt werden und können für aktive Geräuschannullierung in den lauten Umgebungen verwendet werden. Wegen der guten Kopplung mit der Umgebungsluft, können MWNT-Blätter und -wälder für die Ableitung der Wärme verwendet werden produziert worden durch verschiedene elektronische Geräte. Sie können auf solche Art, die leicht kopiert werden nach Scannen mit einem Laserstrahl, erzeugt das Muster einen charakteristischen Ton und kann deshalb beschäftigt werden verwendete für akustisch lesbare Barcodes.

Einleitung

Bemerkenswerte Eigenschaften von Kohlenstoff nanotube Einheiten (Wälder, Blätter, Garne) werden erwartet, um zu eine Vielzahl von Anwendungen zu führen. Es ist vor kurzem berichtet worden, 1 dass freistehende mehrwandige Kohlenstoff nanotube (MWNT) Blätter Ton erzeugen, wenn sie mit Wechselstrom geheizt werden (ac).

Eigenschaften Thermoacoustic (TA oder aktuelles getrieben) hängen mit dem breit studierten photoacoustic (PA oder Laserstrahlung getrieben) Verhalten zusammen. Um zu überprüfen ob die hervorragende Leistung dieses ungewöhnlichen Materials mit der Laser-Erregung erzielt werden kann, führten wir die vergleichbaren Maße TA-PA von einzelnen (S1) und mehrschichtigen MWNT-Blättern durch (S2-S10) [2]. Wir entdeckten auch, dass ziemlich starke TA- und PA-Signale durch die vertikal ausgerichteten Reihen von MWNTs (MWNT-Wald) gewachsen worden auf Siliziumscheiben erzeugt werden können. Trotz ihrer topologischen Unterschiede von den Blättern, produzierte das Heizen der Wälder mit Wechselstrom oder des Laserstrahl moduliert in der Tonfrequenzreichweite ein akustisches Signal, das durch Ohr gehört werden oder mit einem Mikrofon entdeckt werden kann. Wir auch führten Maße von nichtlinearen Verzerrungen des TA-Signals durch und entdeckten, dass in hohem Grade eigenartiges Verhalten der dritten und vierten Harmonik, die durch Wälder aus Spannung WSgleichstrom produziert wird, scannt [2]. Die berichteten Daten können Anwendungen in den Einheiten für Tonerzeugung und Manipulation, Heizung und Abkühlen finden.

Ergebnisse

Ausgerichtete Reihen von MWNTs (MWNT-Wald) wurden durch die herkömmliche chemische Bedampfentechnik auf Siliziumscheiben gewachsen und Höhen des ungefähr µm 32, 138 und 233 hatten (beschriftet F32, F138 und F233). MWNT-Blätter wurden fabriziert, indem man eine Seitenwand des Waldes in der Beispielflugzeugrichtung, Abbildung 1A zog.


Figure1: MWNT-Wald bei Umwandlung in MWNT-Blatt (a). Der Schalldruck, der durch die MWNT-Blätter (S1-S10) erzeugt wurde und MWNT-Wälder (F32-F233) unterwarf TA-Erregung (b). Die Daten wurden bei 5000 Hz, für die erste Harmonische des akustischen Signals genommen.

Der Schalldruck, der durch MWNT-Blätter und MWNT-Wälder unterworfen werden TA-Erregung erzeugt wird, wird in der Abbildung 1B gezeigt. TA-Intensität wurden durch den gelieferten Strom normalisiert. Die TA-Leistungsfähigkeit (Schalldruck pro Watt Eingangsleistung) war für das einlagige MWNT-Blatt das höchste: ungefähr 820 mPa/W (92 dB/W). Obgleich der Schalldruck, der durch die mehrschichtige Probe in unseren Experimenten erzeugt wurde, zur Anzahl von Schichten ungefähr proportional war, die Umwandlungs-Leistungsfähigkeit für die mehrschichtigen Proben ziemlich beträchtlich fallen gelassen, bis ungefähr 63% für S10 verglichen mit S1. Dieses konnte durch eine gewisse Zunahme der Blattdichte der mehrschichtigen Einheit verursacht werden.

Schalldruck TA für die nachgeforschten MWNT-Wälder war mit dem für die Probe S1 vergleichbar. Jedoch wurde die Leistungsfähigkeit der Tonerzeugung durch Wälder gefunden, um als die Leistungsfähigkeit der MWNT-Blätter niedriger zu sein. Der Höchstwert wurde vom Wald F138 aufgezeichnet: 153 mPa/W (78 dB/W), das 19% die Leistungsfähigkeit der Probe S1 ist. Dieser Unterschied kann durch die im Wesentlichen höherer Walddichte verursacht werden, die mit der Dichte von MWNT-Blättern verglichen wird.


Bezüge

  1. L. Xiao, Z. Chen, C. Feng, L. Liu, Z. - Q. Bai, Y. Wang, L. Qian, Y. Zhang, Q. Li, K. Jiang und S. Fan, Nano--Lett. 8, 4539 (2008).
  2. M.E. Kozlov, C.S. Haines, J. Oh, M.D. Lima, S. Fang, J. Appl. Phys., 106, 124311 (2009).

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Dec 8, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:12

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