熱聲效應(yīng)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(yīng)最直接的應(yīng)用就是激發(fā)聲波。與傳統(tǒng)的動圈線圈式揚(yáng)聲器、靜電揚(yáng)聲器相比,熱聲揚(yáng)聲器具有結(jié)構(gòu)簡單、厚度小、可實(shí)現(xiàn)柔性化和透明化、不產(chǎn)生電磁干擾等特點(diǎn)。熱聲揚(yáng)聲器的一系列優(yōu)點(diǎn)也吸引著研究人員的研究興趣,開發(fā)其潛在的應(yīng)用價(jià)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(gòu)進(jìn)行分析,運(yùn)用熱聲效應(yīng)的相關(guān)理論,結(jié)合有限元分析方法,通過分析計(jì)算完成了器件的設(shè)計(jì)。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(yīng)制備出課題所需的關(guān)鍵導(dǎo)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(yùn)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(dá)7歐姆,只需采用... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)熱聲發(fā)動機(jī)與(b)熱聲制冷機(jī)示意圖

動圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)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(shí)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(dāng)輸入頻率為10kHz，功率為1W的信號時(shí)，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(dǎo)體材料的單位面積熱容越小，越能提高導(dǎo)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(bào)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(dú)立無襯底式熱聲揚(yáng)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(dāng)施加頻率為3kHz，功率為1W的信號時(shí)，麥克風(fēng)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(yáng)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(guān)注度一直是最高的。在自然條件中，碳

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]宏觀尺寸碳納米薄膜的構(gòu)筑、物性及應(yīng)用[D]. 林曉陽.清華大學(xué) 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(xué) 2015



本文編號：3556187