碳納米管諧振器動力學(xué)建模與仿真研究.pdf

1、諧振器是一種產(chǎn)生諧振頻率的電子元件，應(yīng)用于所有涉及頻率發(fā)射和接收的電子產(chǎn)品之中?；诩{機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)（NEMS）的NEMS諧振器具有尺寸小、頻率高、高 Q值、低功耗、可集成等諸多優(yōu)點(diǎn)，有望成為現(xiàn)有石英晶體諧振器替代品，具有非常光明的應(yīng)用前景。本論文對以新型納米材料碳納米管作為諧振梁的可調(diào)諧NEMS諧振器進(jìn)行研究，主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)對靜電力驅(qū)動下的碳納米管諧振器力學(xué)特性進(jìn)行理論研究。探討了兩種典型結(jié)構(gòu)——懸臂梁與兩端固支梁

2、結(jié)構(gòu)碳納米管諧振器的理論模型，對重要參數(shù)失效電壓（或吸合電壓Pull-in Voltage）進(jìn)行理論研究，提出了碳納米管諧振器的振動控制方程，最后對靜電力驅(qū)動下的碳納米管諧振器檢測電路原理進(jìn)行研究。
　　(2)建立基于有限元方法的ANSYS耦合場模型，對于碳納米管諧振器的失效電壓進(jìn)行研究。采用了三種方法對其進(jìn)行數(shù)值模擬分析。將求解結(jié)果與理論解對比分析，在綜合考慮計算效率和計算精度的情況下選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行求解分析。
　　(3

3、)對懸臂碳納米管梁和兩端固支碳納米管梁進(jìn)行了模態(tài)分析，研究碳納米管各個尺寸參數(shù)對其自然頻率的影響，用于進(jìn)行碳納米管諧振器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和工作頻率范圍的預(yù)測。對可調(diào)諧碳納米管諧振器進(jìn)行諧響應(yīng)分析，得到直流偏置電壓與碳納米管諧振器工作頻率的變化關(guān)系。
　　(4)對NEMS制造技術(shù)進(jìn)行研究，提出兩種碳納米管諧振器的實(shí)現(xiàn)方法：局部選擇性生長CNT的NEMS集成加工技術(shù)方法和采用CNT裝配的NEMS集成加工技術(shù)方法，并設(shè)計出工藝流程圖。