盤狀自驅(qū)動微馬達(dá)制備及運動機理研究.pdf

1、隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，人們對微納米材料的研究不斷提出了更高的要求。而層層自組裝技術(shù)是一種實驗條件簡易，操作簡單，選材廣泛的一種制備微納米材料的常用技術(shù)。本課題通過兩種方法制備盤狀自驅(qū)動微馬達(dá)，然后研究其在過氧化氫溶液中簡單的運動機理，該體系在藥物輸送和靶向釋放研究中有巨大潛在應(yīng)用。
　　本課題主要研究內(nèi)容如下：第一次創(chuàng)新性的提出了一種合成制備陣列圖案化的微米盤狀聚電解質(zhì)多層膜（PEM）盤狀馬達(dá)基體，制備的馬達(dá)直徑為5um和10u

2、m，厚度為30nm左右。首先制備聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜（厚度為0.3mm），通過靜電力在其表面進(jìn)行層層組裝PEM超薄膜，然后將清洗干凈的圖案化的硅基板放置在PEM表面施加壓力，完成第一次印刷。為了完成將盤狀馬達(dá)在溶液中的釋放，我們需要完成第二次印刷，即先通過在載玻片旋涂聚乙烯醇薄膜（PVA）或者聚丙乙烯薄膜(PS)作為犧牲層，將帶有PEM盤狀馬達(dá)的PDMS作為軟印章壓在犧牲層表面，施加壓力，完成轉(zhuǎn)印后采用相應(yīng)的溶劑將犧牲層溶解完成馬

3、達(dá)的釋放。在微接觸印刷轉(zhuǎn)印的過程中，主要考慮的實驗因素：（1）PEM與不同基底（PDMS和硅基板）之間的作用力，（2）在干燥和濕潤兩種轉(zhuǎn)印條件下PEM自身的線張力，（3）轉(zhuǎn)印的溫度，（4）轉(zhuǎn)印的壓力，（5）轉(zhuǎn)印的時間。通過大量的實驗摸索，不斷優(yōu)化最佳實驗條件來制備大量形狀規(guī)則的人造盤狀微米馬達(dá)。實驗結(jié)果表明，PEM為(PAA/PAH)4X(PAA/PAH-FITC)2X，轉(zhuǎn)移壓力：20g/cm2，轉(zhuǎn)移溫度：22℃，轉(zhuǎn)印時間：45s時轉(zhuǎn)移

4、效果最佳。
　　為了完成馬達(dá)的功能化，采用真空噴鍍鉑以及乙醇還原氯鉑酸兩種方法制備并將其組裝到上述兩種體系中。組裝完成之后，由于鉑催化燃料過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣，推動盤狀馬達(dá)在溶液里進(jìn)行運動。然后對氣泡的產(chǎn)生特點，馬達(dá)運動速度及軌跡進(jìn)行相應(yīng)機理研究，通過大量實驗數(shù)據(jù)的總結(jié)得到氧氣氣泡產(chǎn)生情況主要分為三種，單一氣泡推動馬達(dá)運動；兩個氣泡對稱在馬達(dá)左右兩邊共同作用推動馬達(dá)在溶液中運動；最后一種由于噴鍍鉑的時候不均一，馬達(dá)一側(cè)表面多點可以