利用声音实时分析激光诱导石墨烯

眼见为实也许是真的，但有时耳闻可能更好。举个例子:莱斯大学实验室的两兄弟在制造石墨烯时听到了一些不寻常的声音。最终，他们决定声音本身可以为他们提供有关产品的有价值的数据．

李翊云(John Li)和李翊云(Victor Li)这对兄弟是一篇论文的共同主要作者，这篇论文描述了对哈佛大学的实时分析。李翊云是莱斯大学(Rice)校友，目前在斯坦福大学(Stanford University)学习。李翊云当时在纽约读高中，现在是麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的大一新生激光石墨烯(LIG)通过声音生产。

兄弟俩在大米化学家的实验室工作詹姆斯旅行当他们提出他们的假设并在小组会议上展示时。

“图尔教授说，‘这很有趣’，并让我们把它作为一个潜在的项目来研究，”约翰·李回忆说。

研究结果发表在《先进功能材料》杂志上，描述了一种简单的声学信号处理方案，实时分析LIG以确定其形式和质量。

闲逛,由Tour实验室于2014年推出该公司将薄聚合物片的顶部加热到2500摄氏度(4532华氏度)，只留下碳原子，从而制成相互连接的多层石墨烯片。该技术已被应用于从其他原料中制备石墨烯，甚至食物．

“在不同的条件下，我们听到不同的声音，因为不同的过程正在发生，”约翰说。“所以，如果我们在合成过程中听到变化，我们就能探测到正在形成的不同材料。”

他说，音频分析允许“更大的质量控制能力，比用显微镜技术表征激光诱导的石墨烯快几个数量级。

“在材料分析中，通常需要在成本、速度、可扩展性、准确性和精度之间进行权衡，特别是在可以系统处理多少材料方面，”John说。“我们在这里所拥有的使我们能够有效地将分析能力的吞吐量扩展到我们试图以稳健的方式合成的全部材料。”

约翰邀请他的弟弟来休斯顿，因为他知道他的专业知识在实验室会大有用武之处。他说:“我们的技能是互补的，我避免专攻他非常熟悉的领域，同样，他也避免专攻我非常熟悉的领域。”“所以我们组成了一个非常坚实的团队。

“基本上，我认为正确的声音对应正确的产品，而他认为不同的声音对应不同的产品，”他说。“此外，在某些计算技术上，他比我强得多，而我主要是一个实验主义者。”

一个售价31美元的亚马逊(Amazon)小麦克风被绑在激光头上，并连接到激光柜内的手机上，可以采集音频进行分析。

这对兄弟通过一种叫做a的数学技术来转换声音模式快速傅里叶变换这样他们就可以从声音数据中获得数值数据，”图尔说。“通过一些数学计算，这些数据可以成为一个近乎即时的分析工具，以评估产品类型和纯度。”

John Li说，发出的声音“提供了激光击中样品时能量输入松弛的信息，并被吸收、传输、散射、反射或只是一般地转换为不同类型的能量。这使我们能够获得关于石墨烯微观结构、形态和纳米级特性的局部信息。”

图尔仍然对他们的独创性印象深刻。

他说:“这对兄弟想出的办法太神奇了。”“他们听到的是合成的声音，他们可以在几乎瞬间确定产品的类型和质量。这可能是合成过程中指导制造参数的重要方法。”

他说，声音分析可以对许多制造过程做出贡献，包括他自己的实验室闪光焦耳加热这是一种从废料中制造石墨烯和其他材料的方法，以及烧结、相工程、应变工程、化学气相沉积、燃烧、退火、激光切割、产气、蒸馏等。

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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