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十字型微谐振梁多场耦合振动及信号分析
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作者 韩光 许立忠 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期10-19,共10页
微机电系统(MEMS)又称微系统或微电子机械系统,是在微电子技术基础上发展起来的一种高科技微型器件或系统。MEMS集光刻、腐蚀、LIGA、硅和非硅表面微加工、精密机械加工等技术于一体,其尺寸在微米量级。利用微加工技术生产的微传感器以... 微机电系统(MEMS)又称微系统或微电子机械系统,是在微电子技术基础上发展起来的一种高科技微型器件或系统。MEMS集光刻、腐蚀、LIGA、硅和非硅表面微加工、精密机械加工等技术于一体,其尺寸在微米量级。利用微加工技术生产的微传感器以结构简单、灵敏度高和工作稳定等特点而广泛应用于工程实际中。微传感器通常采用静电激励与电容检测方法检测信号,即利用谐振梁振动时的位移变化导致电极之间的距离变化,从而使电极之间的电容值产生变化,检测到的电容变化频率即为谐振梁振动的频率。为解决微传感器电容检测信号微弱、检测精度较低的问题,提出了一种十字型微谐振梁。为研究微谐振梁的多场耦合效应,在考虑范德华力、电场力的情况下建立了谐振子的多场耦合非线性动力学方程。采用林滋泰德-庞加莱法求解获得其非线性振动的动态位移,分析了多物理场参数对于谐振子振动位移平均值以及电容变化量的影响规律。运用微纳加工手段制作出十字型微谐振梁,采用静电激励-电容检测方法进行了谐振频率和振动位移导致的电容变化量测试。结果表明:十字型谐振梁增大了极板面积,电容变化量增加,其信号强度更强。当面积增大75%时,电容变化量为原来的4.2倍,信号强度增强5.0倍,因此更加便于电容检测。 展开更多
关键词 微机电系统 范德华力 十字型谐振梁 非线性振动 多场耦合 电容检测
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Hard-to-Soft Transition in Radial Buckling of Multi-Concentric Nanocylinders
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作者 Sung-Jin Park Motohiro Sato +1 位作者 Tetsuro Ikeda Hiroyuki Shima 《World Journal of Mechanics》 2012年第1期42-50,共9页
We investigate the cross-sectional buckling of multi-concentric tubular nanomaterials, which are called multiwalled carbon nanotubes (MWNTs), using an analysis based on thin-shell theory. MWNTs under hydrostatic press... We investigate the cross-sectional buckling of multi-concentric tubular nanomaterials, which are called multiwalled carbon nanotubes (MWNTs), using an analysis based on thin-shell theory. MWNTs under hydrostatic pressure experience radial buckling. As a result of this, different buckling modes are obtained depending on the inter-tube separation d as well as the number of constituent tubes N and the innermost tube diameter. All of the buckling modes are classified into two deformation phases. In the first phase, which corresponds to an elliptic deformation, the radial stiffness increases rapidly with increasing N. In contrast, the second phase yields wavy, corrugated structures along the circumference for which the radial stiffness declines with increasing N. The hard-to-soft phase transition in radial buckling is a direct consequence of the core-shell structure of MWNTs. Special attention is devoted to how the variation in d affects the critical tube number Nc, which separates the two deformation phases observed in N -walled nanotubes, i.e., the elliptic phase for N Nc. We demonstrate that a larger d tends to result in a smaller Nc, which is attributed to the primary role of the interatomic forces between concentric tubes in the hard-to-soft transition during the radial buckling of MWNTs. 展开更多
关键词 Carbon NANOTUBE BUCKLING RADIAL CORRUGATION High Pressure Phenomenon van der waals coupling Multiple CORE-SHELL Structure Thin Shell Theory
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二维材料及其异质结的声子物理研究
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作者 林妙玲 孟达 +1 位作者 从鑫 谭平恒 《物理》 CAS 北大核心 2019年第7期438-448,共11页
声子是固体最重要的元激发之一,是理解材料摩尔热容、德拜温度以及热膨胀系数等热力学性质的基础,同时电声子相互作用也决定了固体的电导和超导等特性。拉曼光谱是表征固体声子物理的重要实验手段,不仅能表征材料的结构和质量,还能提供... 声子是固体最重要的元激发之一,是理解材料摩尔热容、德拜温度以及热膨胀系数等热力学性质的基础,同时电声子相互作用也决定了固体的电导和超导等特性。拉曼光谱是表征固体声子物理的重要实验手段,不仅能表征材料的结构和质量,还能提供材料声子性质、电子能带结构、电声耦合等信息。文章将拉曼光谱应用于二维材料及其范德瓦尔斯异质结的声子物理研究。先简单介绍二维材料的层间振动声子模式和层内振动声子模式,其中层间振动声子模式的频率可用线性链模型来计算,而强度则可用层间键极化率模型来解释;同类层内振动声子模式的Davydov劈裂峰之间的频率差异可用范德瓦尔斯模型拟合。随后,将这些模型推广到二维范德瓦尔斯异质结中,以转角多层石墨烯、MoS2/石墨烯和hBN/WS2为例介绍了范德瓦尔斯异质结的声子谱,阐述如何应用线性链模型和经典键极化率模型计算层间振动模的频率和强度,并由此给出二维范德瓦尔斯异质结的界面耦合强度和各层间呼吸模的电声耦合强度等重要参数。 展开更多
关键词 声子 拉曼光谱 二维材料 范德瓦尔斯异质结 层间键极化率模型 层间耦合
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光伏模块驱动的基于范德华异质结构的热离子制冷器的性能评估
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作者 鹿振 黄跃武 《Journal of Donghua University(English Edition)》 CAS 2024年第2期146-155,共10页
为了开发高效的太阳能冷却技术,建立了一个由光伏(photovoltaic,PV)模块和基于范德华异质结构(van der Waals heterostructure,vdWH)的热离子制冷器(thermionic refrigerator,TIR)组成的新型耦合系统。在充分考虑内部和外部的不可逆因... 为了开发高效的太阳能冷却技术,建立了一个由光伏(photovoltaic,PV)模块和基于范德华异质结构(van der Waals heterostructure,vdWH)的热离子制冷器(thermionic refrigerator,TIR)组成的新型耦合系统。在充分考虑内部和外部的不可逆因素的情况下,建立了耦合系统的理论模型,推导了关键性能指标的数学表达式。在此基础上,研究了耦合系统的一般性能特征,并确定了允许系统运行的电压区域。根据计算,最大制冷量和最大性能系数(coefficient of performance,COP)分别为75.88 W和0.49。此外,还进行了灵敏度分析,以得出关键参数对整体性能影响的规律和大小,包括太阳辐照度、有效肖特基势垒高度、层间热阻、外部热阻、热泄漏热阻和热库温度。所得结果可能有助于实际耦合系统的设计和运行。 展开更多
关键词 光伏(PV)模块 热离子制冷器(TIR) 范德华异质结构(vdWH) 耦合特性 灵敏度分析
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