Koolstof nanobuis Assemblies voor Beeld Generation en warmteafvoer

door Dr Mikhail Kozlov

Abstract

Sterke thermo-en fotoakoestische reacties zijn ontdekt voor uitgelijnd arrays van multi-walled koolstof nanobuis (Mwnt) bossen en solide getrokken Mwnt vellen. Bij verhitting gebruik van wisselstroom of een bijna-infrarood laser gemoduleerd in 100 tot 20 000 Hz, de nanobuis vergaderingen generated luid, hoorbaar geluid, met een hogere geluidsdruk worden ontdekt uit de Mwnt vellen. Een evaluatie van niet-lineaire verstoringen van de thermo-akoestische signaal bleek een zeer eigenaardige gedrag van de derde en vierde harmonische uit bossen groeien op silicium wafers. De eigenaardigheden waren vooral uitgesproken voor korte bossen en kan geassocieerd worden met de warmte-overdracht van de Mwnt laag naar de ondergrond. De afhankelijkheden kan worden gebruikt voor het evalueren van de eigenschappen van warmte-interfaces, met name die op basis van koolstof nanobuisjes. De onderzochte nanobuis platen kan worden bevestigd aan elke ondergrond (bijvoorbeeld muur van een appartement) waardoor het oppervlak akoestisch actief is. Ze kunnen ook worden aangesloten op ruiten van gebouwen en auto's en kan gebruikt worden voor actieve ruisonderdrukking in een rumoerige omgeving. Omwille van een goede koppeling met de omringende lucht, kan Mwnt platen en bossen worden gebruikt voor de afvoer van de warmte geproduceerd door verschillende elektronische apparaten. Ze kunnen gemakkelijk een patroon op zodanige wijze, dat bij het scannen met een laserstraal, het patroon een karakteristieke geluid genereert en kan dus worden ingezet voor akoestisch leesbare barcodes.

Introductie

Opmerkelijke eigenschappen van koolstof nanobuis vergaderingen (bossen, lakens, garens) zullen naar verwachting leiden tot een verscheidenheid aan toepassingen. Het is onlangs gemeld ^een vrijstaand dat multi-walled koolstof nanobuis (Mwnt) vellen geluid te genereren bij verhitting met wisselstroom (AC).

Thermo-akoestische (TA of huidige gedreven) eigenschappen zijn gerelateerd aan het uitgebreid bestudeerd fotoakoestische (PA of laser-straling gedreven) gedrag. Om te controleren of de uitstekende prestaties van dit bijzondere materiaal kan worden bereikt met de laser excitatie, voerden we de vergelijkende TA-PA metingen van enkele (S1) en meerlagige Mwnt vellen (S2-S10) [2]. We hebben ook ontdekt dat heel sterk TA en PA-signalen kunnen worden gegenereerd door verticaal uitgelijnde arrays van MWNTs (Mwnt bos) gegroeid op silicium wafers. Ondanks hun topologische verschillen met de lakens, het verwarmen van de bossen met wisselstroom of een laserstraal gedifferentieerd in het audio-frequentiebereik produceerde een akoestisch signaal dat kan worden gehoord door het oor of gedetecteerd met een microfoon. We hebben ook metingen verricht van niet-lineaire verstoringen van het TA-signaal en ontdekte hoogst eigenaardige gedrag van de derde en vierde harmonische geproduceerd door bossen van AC-DC voltage scans [2]. De gerapporteerde gegevens kunnen worden toegepast in apparaten voor het genereren van geluid en manipulatie, verwarming en koeling.

Resultaten

Uitgelijnd arrays van MWNTs (Mwnt bos) werden gekweekt door de conventionele chemical vapour deposition-techniek op silicium wafers en had een hoogte van ongeveer 32, 138 en 233 um (het label F32, F138, F233 en). Mwnt platen werden vervaardigd door het trekken van een zijwand van het bos in de steekproef vliegtuig richting, figuur 1A.

De geluidsdruk gegenereerd door Mwnt lakens en Mwnt bossen onderworpen aan TA excitatie is weergegeven in figuur 1B. TA intensiteiten werden genormaliseerd door de toegevoerde elektrische vermogen. De TA-efficiency (geluidsdruk per watt van de voedingsspanning) was het hoogst voor de single layer Mwnt blad: ongeveer 820 mPa / W (92 dB / W). Hoewel de geluidsdruk voortgebracht door de multilayer monster in onze experimenten is ruwweg evenredig aan het aantal lagen, de conversie-efficiëntie voor meerlaagse samples daalde zeer aanzienlijk, tot ongeveer 63% voor S10 in vergelijking met S1. Dit kan veroorzaakt worden door een toename van het blad dichtheid in het meerlaagse montage.

TA geluidsdruk voor de onderzochte Mwnt bossen was vergelijkbaar met die voor de S1 monster. Werd echter de efficiëntie van de klankopwekking door bossen bleek te zijn lager dan de efficiëntie van de Mwnt vellen. De hoogste waarde werd opgetekend uit de F138 bos: 153 mPa / W (78 dB / W), dat is 19% van de efficiëntie van S1 monster. Dit verschil kan worden veroorzaakt door de aanzienlijk hogere bos dichtheid in vergelijking met de dichtheid van Mwnt vellen.

Referenties

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

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org