熱聲效應是指在一定條件下熱能與聲能相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。熱聲效應最直接的應用就是激發(fā)聲波。與傳統(tǒng)的動圈線圈式揚聲器、靜電揚聲器相比,熱聲揚聲器具有結(jié)構簡單、厚度小、可實現(xiàn)柔性化和透明化、不產(chǎn)生電磁干擾等特點。熱聲揚聲器的一系列優(yōu)點也吸引著研究人員的研究興趣,開發(fā)其潛在的應用價值。本課題首先提出了一種基于少層石墨烯納米薄膜的柔性熱聲發(fā)生器,通過對其工作原理和結(jié)構進行分析,運用熱聲效應的相關理論,結(jié)合有限元分析方法,通過分析計算完成了器件的設計。然后采用超聲剝離法處理高質(zhì)量石墨粉,制備出少層石墨烯納米片。利用乙醇與去離子水的馬蘭戈尼效應制備出課題所需的關鍵導體材料——自組裝石墨烯薄膜。表征結(jié)果表明,單片石墨烯納米片的表面尺寸在微米數(shù)量級,厚度約為4納米;石墨烯納米片所結(jié)合成的自組裝石墨烯薄膜的厚度在微米數(shù)量級;拉曼光譜的結(jié)果表明石墨烯層數(shù)在10層以內(nèi),并且缺陷密度較小。之后,又運用MEMS微加工工藝制作出帶有金屬叉指電極的柔性基底,將柔性基底與石墨烯納米薄膜相結(jié)合從而完成熱聲發(fā)生器的制作。本課題探索出的器件制備方法工藝簡便,成本低廉。熱聲發(fā)生器具有良好的柔性,器件的電阻值最小可達7歐姆,只需采用... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)熱聲發(fā)動機與(b)熱聲制冷機示意圖

動圈式揚聲器的結(jié)構示意圖

第一章緒論4很高的透明度和柔性。雖然這種納米薄膜在與皮膚貼合時會隨著皮膚紋理產(chǎn)生明顯的褶皺，但它仍可正常播放音樂。當輸入頻率為10kHz，功率為1W的信號時，距離熱聲薄膜3cm處的聲壓值約為0.15Pa（77.5dB）。圖1-3銀納米線熱聲薄膜1.2.2納米纖維熱聲器件導體材料的單位面積熱容越小，越能提高導體與周圍空氣的熱交換效率。具有納米尺度的低維材料和可以和周圍氣體形成較大面積的接觸，因此基于納米纖維材料的熱聲器件也被開發(fā)出來。2016年7月Aliev[15]等人報道了一種基于利用靜電紡絲法制成的聚合物納米纖維材料的獨立無襯底式熱聲揚聲器（圖1-4）。經(jīng)過高溫碳化退火后，丙烯腈纖維薄膜阻值從29k降至280，并能在空氣中承受超過600℃的高溫。當施加頻率為3kHz，功率為1W的信號時，麥克風距器件正前方3cm處測得的聲壓值約為0.05Pa（67.96dB）。圖1-4(a)碳化納米纖維熱聲揚聲器(b)納米纖維的顯微照片1.2.3碳納米管熱聲器件在眾多納米材料中，碳納米材料的關注度一直是最高的。在自然條件中，碳

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]超聲剝離法制備石墨烯納米片[J]. 劉霞,黃平,江莞.  中國科技論文. 2016(10)
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[7]關于納米技術的思考:從原子團簇基礎研究到納米技術應用探索[J]. 王廣厚.  科學. 2014(01)
[8]還原熱處理對石墨烯薄膜導電性的影響[J]. 王永禎,王艷,韓非,蔡曉嵐.  新型炭材料. 2012(04)
[9]熱聲理論的研究進展[J]. 吳鋒,李青,郭方中,舒安慶.  武漢工程大學學報. 2012(01)
[10]石墨烯的制備方法及表征研究[J]. 李惠茗,張鵬云,李春新.  鹽城工學院學報(自然科學版). 2010(03)

博士論文
[1]宏觀尺寸碳納米薄膜的構筑、物性及應用[D]. 林曉陽.清華大學 2015

碩士論文
[1]基于柔性襯底的壓電式MEMS傳感/能量收集器研究[D]. 祁利輝.北方工業(yè)大學 2015



本文編號：3556187