Karbon nanotube Sidang untuk Generasi Sound dan Pembuangan Panas

oleh Dr Mikhail Kozlov

Abstrak

Tanggapan termo-dan fotoakustik kuat telah terdeteksi untuk array selaras multi-berdinding nanotube karbon (MWNT) hutan dan padat lembar MWNT ditarik. Ketika dipanaskan menggunakan alternating current atau laser dekat-IR dimodulasi 100-20 000 Hz, majelis nanotube yang dihasilkan nyaring, suara yang dapat didengar, dengan tekanan suara yang lebih tinggi terdeteksi dari lembaran MWNT. Suatu evaluasi dari distorsi nonlinier sinyal thermoacoustic mengungkapkan perilaku yang sangat aneh harmonik ketiga dan keempat yang dihasilkan dari hutan tumbuh pada wafer silikon. Keanehan itu terutama untuk hutan pendek dan dapat dikaitkan dengan transfer panas dari lapisan MWNT ke substrat. Dependensi dapat digunakan untuk mengevaluasi sifat-sifat antarmuka termal, khususnya, yang didasarkan pada nanotube karbon. Para lembar nanotube diselidiki dapat dilampirkan ke permukaan (misalnya, dinding apartemen) membuat permukaan akustik aktif. Mereka juga dapat dilampirkan ke jendela bangunan dan mobil dan dapat digunakan untuk pembatalan bising aktif di lingkungan bising. Karena kopling baik dengan udara sekitarnya, lembaran MWNT dan hutan dapat digunakan untuk pembuangan panas yang dihasilkan oleh berbagai perangkat elektronik. Mereka dapat dengan mudah berpola sedemikian rupa, bahwa setelah pemindaian dengan sinar laser, pola menghasilkan suara yang khas dan karena itu dapat digunakan digunakan untuk barcode akustik dibaca.

Pengenalan

Sifat luar biasa dari nanotube karbon rakitan (hutan, lembaran, benang) diharapkan untuk memimpin ke berbagai aplikasi. Baru-baru ini dilaporkan ¹ yang berdiri sendiri berdinding multi nanotube karbon (MWNT) lembar menghasilkan suara ketika dipanaskan dengan arus bolak-balik (ac).

Thermoacoustic (TA atau saat ini didorong) sifat yang berhubungan dengan perilaku fotoakustik dipelajari secara luas (PA atau radiasi laser driven). Dalam rangka untuk memeriksa apakah kinerja luar biasa dari bahan yang tidak biasa dapat dicapai dengan eksitasi laser, kami melakukan TA-PA pengukuran komparatif tunggal (S1) dan lembaran MWNT multilayer (S2-S10) [2]. Kami juga menemukan bahwa TA cukup kuat dan PA sinyal dapat dihasilkan oleh array vertikal sejajar MWNTs (MWNT hutan) tumbuh pada wafer silikon. Terlepas dari perbedaan topologi mereka dari lembaran, pemanasan hutan dengan alternating current atau sinar laser dimodulasi pada rentang frekuensi audio yang dihasilkan sinyal akustik yang dapat didengar oleh telinga atau dideteksi dengan mikrofon. Kami juga melakukan pengukuran distorsi nonlinier dari sinyal TA dan menemukan perilaku yang sangat khas dari harmonik ketiga dan keempat yang dihasilkan oleh hutan dari ac-dc tegangan scan [2]. Data yang dilaporkan dapat menemukan aplikasi dalam perangkat untuk generasi suara dan manipulasi, pemanasan, dan pendinginan.

Hasil

Blok array MWNTs (MWNT hutan) ditumbuhkan dengan teknik deposisi uap kimia konvensional pada wafer silikon dan memiliki ketinggian sekitar 32, 138, dan 233 m (berlabel f32, F138, F233 dan). MWNT lembaran yang dibuat dengan menarik dinding samping hutan di arah pesawat sampel, Gambar 1A.

Tekanan suara yang dihasilkan oleh lembaran MWNT dan hutan MWNT mengalami eksitasi TA ditunjukkan pada Gambar 1B. Intensitas TA dinormalkan oleh tenaga listrik yang disediakan. Efisiensi TA (tekanan suara per watt daya input) adalah yang tertinggi untuk lembar MWNT lapisan tunggal: sekitar 820 MPa / W (92 dB / W). Meskipun tekanan suara yang dihasilkan oleh sampel multilayer dalam percobaan kami secara kasar sebanding dengan jumlah lapisan, efisiensi konversi untuk sampel multilayer turun cukup signifikan, menjadi sekitar 63% untuk S10 dibandingkan dengan S1. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa peningkatan kepadatan lembar dalam perakitan multilayer.

TA tekanan suara untuk hutan MWNT diselidiki adalah sebanding dengan yang untuk sampel S1. Namun, efisiensi generasi suara oleh hutan ditemukan lebih rendah daripada efisiensi lembaran MWNT. Nilai tertinggi tercatat dari hutan F138: 153 MPa / W (78 dB / W), yang merupakan 19% efisiensi dari sampel S1. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh kepadatan hutan secara substansial lebih tinggi dibandingkan dengan kepadatan lembar MWNT.

Referensi

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

Hak Cipta AZoNano.com, MANCEF.org