錐狀微納馬達(dá)的制備及增速方法研究.pdf

1、納米科技是21世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)技術(shù)，它與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、機(jī)械等技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合，形成了納米材料學(xué)、納米生物學(xué)以及納米機(jī)械學(xué)等諸多新型研究領(lǐng)域。微納馬達(dá)是一種介于納米或微米尺度范圍的致動(dòng)器，能夠通過(guò)自身介質(zhì)環(huán)境將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)。近年來(lái)該領(lǐng)域受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，眾多的制備方法以及結(jié)構(gòu)形狀造就了不同形式的微納馬達(dá)，其不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)制以及軌跡控制方法使得微納馬達(dá)可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)不同的功能，如靶向藥

2、物、環(huán)境修復(fù)等。目前國(guó)內(nèi)外研制的微納馬達(dá)多是通過(guò)Pt催化過(guò)氧化氫為自身提供前進(jìn)動(dòng)力，該馬達(dá)不僅成本昂貴，而且它對(duì)過(guò)氧化氫溶液的過(guò)分依賴性嚴(yán)重阻礙了其在人體環(huán)境中的應(yīng)用。同時(shí)，該類微納馬達(dá)表面與介質(zhì)環(huán)境之間的粘滯力較大，不僅影響微納馬達(dá)的燃料利用率，而且嚴(yán)重影響它在介質(zhì)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)速度。因此，本文擬通過(guò)模板電沉積的方法制備適合人體胃酸環(huán)境的新型錐狀微納馬達(dá)，根據(jù)減阻增速機(jī)理對(duì)微納馬達(dá)增速方法進(jìn)行了研究，具體研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：<

3、br>　　建立錐狀聚苯胺/鋅微納馬達(dá)的理論模型，對(duì)錐狀微納馬達(dá)在酸性介質(zhì)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析，確定了影響錐狀微納馬達(dá)在酸性介質(zhì)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)速度的各種因素；通過(guò)電沉積模板法，制備了適合人體胃酸環(huán)境的錐狀聚苯胺/鋅微納馬達(dá)，對(duì)微納馬達(dá)在酸性介質(zhì)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了研究。
　　研究了復(fù)合表面接觸角模型與固-液兩相間減阻的關(guān)系，通過(guò)自組裝疏水分子層的方法，制備了符合Cassie接觸角模型的錐狀聚苯胺/鋅微納馬達(dá)；對(duì)疏水改性后的

4、錐狀聚苯胺/鋅微納馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了研究，并與未改性前的錐狀聚苯胺/鋅微納馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了疏水減阻增速機(jī)理。
　　建立了新型的微氣泡減阻微納馬達(dá)模型，通過(guò)模板電沉積法制備了錐狀銅/鋅微納馬達(dá)；基于原電池原理，對(duì)錐狀銅/鋅微納馬達(dá)在酸性介質(zhì)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了分析，并與聚苯胺/鋅微納馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了微氣泡減阻增速方法；進(jìn)一步研究了自組裝疏水分子層對(duì)銅/鋅微納馬達(dá)運(yùn)動(dòng)速度的影響，并與未改性前的銅/鋅微