Asambleas de nanotubos de carbono para la generación de sonido y la disipación de calor

por el Dr. Mikhail Kozlov

Abstracto

Una fuerte respuesta termo-y fotoacústica se han detectado para los arreglos de nanotubos de carbono alineados de pared múltiple (MWNT) los bosques y sólido elaborado hojas MWNT. Cuando se calienta mediante corriente alterna o un láser infrarrojo cercano modulada en 100-20 rango de 000 Hz, los conjuntos de nanotubos generados sonido fuerte, sonora, con la presión de sonido más alto se detecta a partir de las hojas de MWNT. Una evaluación de las distorsiones no lineales de la señal de termoacústico reveló un comportamiento muy peculiar de los armónicos de tercer y cuarto producidos a partir de bosques cultivados en obleas de silicio. Las peculiaridades fueron especialmente pronunciados en los bosques de corto y puede estar asociada con la transferencia de calor de la capa de MWNT al sustrato. Las dependencias se pueden utilizar para evaluar las propiedades de las interfaces térmicas, en particular, los basados ​​en nanotubos de carbono. Las láminas de nanotubos de investigación se puede conectar a cualquier superficie (por ejemplo, la pared de un apartamento) haciendo que la superficie acústicamente activos. También se puede conectar a las ventanas de los edificios y los coches y se puede utilizar para la cancelación activa de ruido en ambientes ruidosos. Debido a buen acoplamiento con el aire circundante, hojas MWNT y los bosques se pueden utilizar para la disipación del calor producido por los diversos dispositivos electrónicos. Ellos pueden ser fácilmente modelados de tal manera, que al escanear con un rayo láser, el modelo genera un sonido característico y por lo tanto puede ser empleado utiliza los códigos de barras legible acústicamente.

Introducción

Notables propiedades de los conjuntos de nanotubos de carbono (bosques, hojas, hilos) se espera que conduzca a una variedad de aplicaciones. Recientemente se ha reportado ^un independiente que varias paredes de nanotubos de carbono (MWNT) hojas de generar el sonido cuando se calienta con corriente alterna (CA).

Termoacústico (TA o corriente de tracción) propiedades están relacionadas con la ampliamente estudiada fotoacústica (PA o radiación láser impulsado) la conducta. Con el fin de comprobar si el rendimiento excepcional de este material inusual se puede lograr con la excitación láser, se llevó a cabo la comparativa PA TA-mediciones de un solo (S1) y las hojas multicapa MWNT (S2-S10) [2]. También descubrimos que la asistencia técnica muy fuerte y las señales de PA puede ser generado por las matrices alineados verticalmente de MWNTs (MWNT bosque) cultivados en obleas de silicio. A pesar de sus diferencias topológicas de las sábanas, calefacción de los bosques con corriente alterna o un rayo láser en el rango de modulación de frecuencia de audio produce una señal acústica que se puede escuchar por el oído o se detecta con un micrófono. También se realizó la medición de las distorsiones no lineales de la señal de la asistencia técnica y descubrió un comportamiento muy peculiar de los armónicos de tercer y cuarto producidos por los bosques de los análisis de tensión de corriente alterna-corriente continua [2]. Los datos reportados se puede encontrar aplicaciones en los dispositivos para la generación de sonido y la manipulación, la calefacción y refrigeración.

Resultados

Matrices alineados de MWNTs (MWNT forestal) fueron cultivadas por la técnica de deposición química de vapor convencional en obleas de silicio y tenía la altura de unos 32, 138 y 233 micras (con la etiqueta F32, F138, F233 y). Hojas MWNT fueron fabricados por tirar una pared lateral de la selva en la dirección del plano de la muestra, la figura 1A.

La presión del sonido generado por las hojas de los bosques y MWNT MWNT sometido a la excitación de asistencia técnica se muestra en la Figura 1B. TA intensidades se normalizaron por la energía suministrada eléctrica. La eficiencia de TA (presión de sonido por vatio de potencia de entrada) fue el más alto de la hoja de capa MWNT solo: cerca de 820 MPa / W (92 dB / W). A pesar de la presión sonora generados por la muestra de múltiples capas en nuestros experimentos fue aproximadamente proporcional al número de capas, la eficiencia de conversión de las muestras multicapa disminuyó de forma significativa, a cerca de 63% para el S10 en comparación con S1. Esto podría ser causado por un incremento en la densidad de la hoja en el conjunto de múltiples capas.

TA presión de sonido de los bosques MWNT investigado fue comparable a la de la muestra S1. Sin embargo, la eficiencia de la generación de sonido por los bosques se encontró que era más baja que la eficiencia de las hojas de MWNT. El valor más alto se registró en el bosque F138: 153 mPa / W (78 dB / W), que es del 19% la eficiencia de la muestra S1. Esta diferencia puede ser causada por la densidad de los bosques sustancialmente mayor comparada con la densidad de las hojas de MWNT.

Referencias

1. L. Xiao, Chen Z., Feng C., L. Liu, Z.-Q. Bai, Y. Wang, L. Qian, Y. Zhang, Q. Li, K. Jiang, y Fan S., Nano Lett. 8, 4539 (2008).
2. ME Kozlov, Haines CS, J. Oh, Lima MD, Fang S., Appl J.. Phys.., 106, 124,311 (2009).

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