다중벽 탄소나노튜브의 질량감지용 공진기 분석

Abstract

다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)는 여러겹의 단층벽 탄소나노튜브(SWCNT)가 겹쳐진 형태로 특별한 물리적 특성을 조사하는 것 뿐만 아니라 기술적으로 적용가능 하다는 점에서 영감을 준다. 주목할만한 점은, 최근에 실험적이고, 수학적인 연구들을 통해 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 특별한 기계적, 열적, 전기적인 특성을 연구하는 과정 중에 있으며, 전통적인 엔지니어 측면에서는 다이아몬드와 같은 물질로 연구되고 있다. 이러한 특별한 특성을 가지는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)는 NEMS(nano-electro-mechanical system) 분야의 장치에 폭넓게 쓰이고, 적용 분야는 나노일렉트로닉스, 저장장치 나노트위져, 나노엑츄에이터, 방출장, 특별한 나노기계공진가 등이 있으며, 이상적인 물질로 NEMS 장치의 발전을 가져왔다. 질량 감지를 위한 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 기반으로 하는 기계적인 공진기를 효율적으로 설계하는데 이 연구결과를 제안한다. 횡방향에 대한 단면이 등방성인 연속체 탄성 모델을 유한요소법으로 해석할 때 동적인 공진기를 행동과 그것의 측정하면서 수행되는 과정을 이해하는데 유용하다. 현대 실험 디자인의 접근으로, 예를 들면 parametic study와 완전 요인법과 같이, 탄소나노튜브(CNT)의 길이, 외경, 층의 수, 흡착질량의 요소를 디자인하는데 효과적이다. 이 연구에서는 탄소나노튜브(CNT)의 길이는 질량 감지기를 효과적으로 디자인 하는데 중요한 요소임을 보여준다. 컴퓨터를 이용한 결과는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)가 진동하였을 때의 움직임을 연속체 모델을 이용하여 나타난 결과와 실험적인 데이터들과 잘 맞음을 보여준다. 이 연구는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 기반으로 하는 질량감지기를 효율적으로 설계에 대해 접근하는데 도움을 줄 것으로 본다.