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石墨烯纳机电系统及其与光纤的集成研究

激光与光电子学进展 2019年第11期56卷 38-45页

作者：刘增勇曹鸿谦徐飞陆延青南京大学现代工程与应用科学学院

石墨烯具有比表面积大、弹性模量大、刚度大和密度低等特性,是极佳的纳机电系统(NEMS)基础材料。石墨烯纳机电系统主要研究石墨烯薄膜的机电性能,其共振频率对质量、力和热具有非常灵敏的响应,在传感领域具有广泛的应用前景。光纤传感... 详细信息

石墨烯具有比表面积大、弹性模量大、刚度大和密度低等特性,是极佳的纳机电系统(NEMS)基础材料。石墨烯纳机电系统主要研究石墨烯薄膜的机电性能,其共振频率对质量、力和热具有非常灵敏的响应,在传感领域具有广泛的应用前景。光纤传感器已得到广泛应用,二者相结合能够发挥更大的优势。本文主要对石墨烯纳机电系统的工作原理、制备工艺、传感应用和基于光纤的石墨烯纳机电系统传感器进行了综述与展望。

关键词：光纤光学石墨烯纳机电系统光纤传感

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纳机电系统的温度效应研究

纳机电系统的温度效应研究

作者：黄英华暨南大学

学位级别：硕士

随着尺度向纳米级缩小,物体的有些宏观特性将发生改变,并会出现一些新的性质。在纳机电系统中,纳米级结构将产生新效应,如量子效应、界面效应和纳米尺度效应等。对这些新性质、新效应的深入研究是纳机电技术发展的关键。而这些新效应中... 详细信息

随着尺度向纳米级缩小,物体的有些宏观特性将发生改变,并会出现一些新的性质。在纳机电系统中,纳米级结构将产生新效应,如量子效应、界面效应和纳米尺度效应等。对这些新性质、新效应的深入研究是纳机电技术发展的关键。而这些新效应中,温度始终是一至关重要的因素。因此,本文中我们主要研究纳机电系统的温度效应,即温度对隧穿劈裂的影响。首先我们引进纳机电系统的物理模型,即spin-boson model的单模情况。我们对模型进行严格数值解,得出隧穿劈裂随温度的变化情况。研究结果表明:随着温度的上升,隧穿劈裂是先下降而后上升的,中间存在一个温度转变点T。另外,我们也给出了绝热近似结果,用来和严格数值解的比较,从而确定了绝热近似的适用条件。其次,我们用小极化子理论来解析单模模型。根据小极化子理论,隧穿劈裂由两部分组成:对角跃迁和非对角跃迁。对角跃迁导致的隧穿劈裂随温度的升高而下降并且仅能在弱耦合区域存在。另一方面,非对角跃迁导致的隧穿劈裂随温度的升高而增大并且只有在耦合强度较高时才成为主要贡献部分。因此,在低温弱耦合区域,隧穿劈裂的主要贡献者是对角部分;在强耦合区域,对角贡献被压制,非对角跃迁成为隧穿劈裂的主要贡献部分;在耦合强度趋于中间值时,随着温度的上升会出现一个相干-非相干转变。因此,我们用小极化子理论来解析严格数值解产生的温度转变点T,发现小极化子解析解和严格数值解得到的温度变化趋势是一致的,所以用小极化子理论能很好地解析自旋-破色子模型。同时我们也分析了小极化子解析解与严格数值解产生偏差的原因。最后,我们由单模情况推广到多模情况(即spin-boson model)。根据影响泛函理论,整个声子库对系统隧穿劈裂的影响可以表示成每个单模情况下隧穿劈裂的简单乘积,从而可以定性地得到系统隧穿劈裂随温度的变化趋势。我们用两模情况做了简单的验证,证实了简单乘积这个假设的有效性。研究结果表明:在弱耦合区域,所有声子模对两能级系统隧穿劈裂的影响都相同,即和任何一个声子模的耦合将压制隧穿劈裂,所以随着温度的上升有压制效应。这个结果表明在亚欧姆、欧姆、超欧姆情况下,隧穿劈裂随温度的上升而下降;在强耦合区域,隧穿劈裂出现相反的温度效应现象。因此,对于spin-boson model,其隧穿劈裂随温度的变化是先下降再上升的,这就是我们这篇论文的创新点。

关键词：纳机电系统宏观量子效应隧穿劈裂自旋—玻色子模型

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纳机电系统中气体吸附解吸附问题研究

纳机电系统中气体吸附解吸附问题研究

作者：王平东南大学

学位级别：硕士

在微机电系统(MEMS)领域,随着对器件参数要求的提高,器件尺寸进一步缩小至亚微米甚至是纳米尺度,从而出现了一个基于MEMS技术而出现的新概念——纳机电系统(NEMS)。但纳机电系统并不单纯是微机电系统在器件尺寸上的缩小,其研究方法也不... 详细信息

在微机电系统(MEMS)领域,随着对器件参数要求的提高,器件尺寸进一步缩小至亚微米甚至是纳米尺度,从而出现了一个基于MEMS技术而出现的新概念——纳机电系统(NEMS)。但纳机电系统并不单纯是微机电系统在器件尺寸上的缩小,其研究方法也不能简单地通过将MEMS研究方法缩小尺寸而得到。因为,在纳米尺度下,NEMS器件的一些行为已经不能够完全用经典物理来描述,量子效应逐渐显现出来。同时,随着器件尺寸的缩小,器件的比表面积(S/V,S表示器件的表面积,V表示器件的体积)增大,各种表面效应也越来越明显。其中,器件工作环境气体的吸附问题所带来的影响,又是表面效应中的一个主要方面。本文采用吸附动力学中吸附平衡的思想,从吸附的基本原理出发,以单层吸附理论分析方法为基础,用多层吸附理论对气体吸附问题所引起的对NEMS谐振器件的谐振频率和品质因数的影响作了相应的理论分析,对结果按照影响参数分类作了数值仿真,并和单层吸附理论的结果进行了比较。最后对于已有的气体吸附解吸附问题对NEMS谐振器件的噪声影响作了一个简要介绍。数值仿真结果显示,不论是单层吸附理论还是多层吸附理论,其相同点在于都有个饱和吸附量,只是饱和的条件不同,这也是两种理论的主要差别之处,其外在表现是两种理论适用范围的不同。单层吸附理论适用于低压的情况,而多层吸附理论适用于较高的压强。本课题对于进一步研究纳机电系统器件的工作原理具有一定的指导意义。

关键词：纳机电系统吸附解吸附谐振频率品质因数

基于石墨的纳机电系统的外驱动可控振动（英文）

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四川大学学报（自然科学版） 2017年第1期54卷 101-107页

作者：李健文刘念华南昌大学材料科学工程学院南昌330031 南昌工程学院理学院南昌330099 南昌大学高等研究院南昌330031

采用数值计算方法研究了基于石墨的纳机电系统在周期性简谐驱动力作用下实现稳定振动的条件.确定了获得持久稳定的振动的系统和控制力参数.计算和分析了两块石墨片等长及不等长时纳米振子的操作特性.结果表明,通过选择合适的驱动振幅和... 详细信息

采用数值计算方法研究了基于石墨的纳机电系统在周期性简谐驱动力作用下实现稳定振动的条件.确定了获得持久稳定的振动的系统和控制力参数.计算和分析了两块石墨片等长及不等长时纳米振子的操作特性.结果表明,通过选择合适的驱动振幅和频率,能够实现石墨片的持久稳定振动.该方法对于进一步研究纳机电系统的设计有重要的参考价值.

关键词：纳机电系统纳米振子驱动频率稳定振动石墨

基于碳纳米管的纳机电系统的可控稳定振动（英文）

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材料科学与工程学报 2017年第2期35卷 203-208页

作者：李健文刘念华南昌大学材料科学与工程学院江西南昌330031 南昌工程学院理学院江西南昌330099 南昌大学高等研究院江西南昌330031

采用数值方法研究了基于双壁碳纳米管的纳机电系统在周期性简谐驱动力作用下实现稳定振动的条件。确定了获得持久稳定的振动的系统和控制力参数。计算和分析了双壁碳纳米管的操作特性。结果表明,通过选择合适的驱动振幅和频率,能够实现... 详细信息

采用数值方法研究了基于双壁碳纳米管的纳机电系统在周期性简谐驱动力作用下实现稳定振动的条件。确定了获得持久稳定的振动的系统和控制力参数。计算和分析了双壁碳纳米管的操作特性。结果表明,通过选择合适的驱动振幅和频率,能够实现双壁碳纳米管的持久稳定振动。该方法对于进一步研究基于碳纳米管的纳机电系统的设计有重要的参考价值。

关键词：纳机电系统纳米振子驱动频率稳定振动碳纳米管

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微/纳机电系统

仪表技术与传感器 2003年第2期 1-5页

作者：周兆英杨兴清华大学精密仪器与机械学系北京100084

微机电系统 (MEMS)和纳机电系统 (NEMS)是微米 /纳米技术的重要组成部分。MEMS已在产业化道路上发展 ,NEMS还处于基础研究阶段。分析了微 /纳机电系统的发展特点 ,简要地介绍了典型的MEMS和NEMS器件及系统后。

关键词：微机电系统纳机电系统微米纳米技术

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纳机电系统研究进展

纳米科技 2006年第5期3卷 26-30页

作者：何洋姜澄宇苑伟政西北工业大学陕西省微／纳米系统重点实验室陕西西安710072

综述了纳机电系统（NEMS）的研究进展；介绍了美国与欧洲在NEMS军用和航空航天领域的研究目标和进展，以及一些典型NEMS器件的应用；讨论了NEMS检测与表征技术以及NEMS制造技术；探讨了NEMS研究发展趋势。

关键词：纳机电系统纳米技术航空航天

纳机电系统的两种解法比较——严格数值解和绝热近似解

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华北科技学院学报 2012年第2期9卷 70-73页

作者：黄英华北京化工大学北方学院物理教研室河北三河065201

首先引进纳机电系统的物理模型,即自旋-玻色子模型的单模情况。对模型进行严格数值解和绝热近似解,通过两种解法结果的比较,从而确定了绝热近似的适用条件。

关键词：纳机电系统自旋-玻色子模型绝热近似

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纳机电系统的阻尼特性

机械工程与自动化 2007年第4期 180-182页

作者：佘抒萌江苏常州工程职业技术学院江苏常州213000

简要介绍了几种对纳米谐振梁的能量耗散有显著影响的阻尼机制,以及相关的研究结果。随后,给出了与纳米梁相关的几种振动理论,并分别用它们对振动过程作数值模拟。根据Langmuir单层吸附理论和统计热力学原理,着重研究气体分子在谐振梁表... 详细信息

简要介绍了几种对纳米谐振梁的能量耗散有显著影响的阻尼机制,以及相关的研究结果。随后,给出了与纳米梁相关的几种振动理论,并分别用它们对振动过程作数值模拟。根据Langmuir单层吸附理论和统计热力学原理,着重研究气体分子在谐振梁表面吸附、解吸附的动态过程中所损耗的能量,然后从品质因数Q的定义出发,研究了吸附解吸附过程对纳机电谐振梁品质因数的影响。结果表明Q值随压强的增大而减小,且与梁的尺寸直接相关。

关键词：纳机电系统吸附解吸附阻尼能量损耗