微驅(qū)動系統(tǒng)的智能化及其應(yīng)用.pdf

1、自驅(qū)動器件(Self-propelled device)被認為是納米材料、納米技術(shù)、智能材料等的重要發(fā)展方向之一。通過自驅(qū)動器件，可以在人類無法到達的位置進行可控操作，如細胞操控，靶向給藥，生物體檢測，油水分離等。它利用體系內(nèi)部具有的微驅(qū)動系統(tǒng)提供驅(qū)動力，并通過一定的智能材料或微驅(qū)動系統(tǒng)自身的刺激響應(yīng)性，從而有效控制物體的運動行為。單一的微驅(qū)動系統(tǒng)無法實現(xiàn)有效且可控的物體運動，因此，本論文中，我們引用“功能協(xié)同智能器件”這一概念，利用微

2、驅(qū)動系統(tǒng)為物體的運動提供驅(qū)動力，進一步通過刺激響應(yīng)性智能材料控制驅(qū)動力的功能過程，從而控制物體的運動行為。進而，我們將物體的運動引入到宏觀超分子組裝中，實現(xiàn)了有序且穩(wěn)定的宏觀組裝體的構(gòu)筑;通過法拉第電磁感應(yīng)定律將運動行為的機械能轉(zhuǎn)換成電能，實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換過程。主要工作如下:
　　1、引入Marangoni效應(yīng)這一界面現(xiàn)象與金屬鉑催化雙氧水產(chǎn)生氧氣泡這一化學(xué)型驅(qū)動力，并利用具有減阻效果的超疏水涂層，實現(xiàn)了物體的快速運動;結(jié)合pH響應(yīng)

3、性超疏水-超親水轉(zhuǎn)變的智能表面作為開關(guān)，控制低表面能物質(zhì)與水體之間或催化劑與雙氧水溶液之間的接觸，從而智能操控器件運動的開啟與停止。通過有機結(jié)合驅(qū)動力與智能材料，制備了紫外光快速響應(yīng)性微驅(qū)動器，通過控制紫外光輻照的光照強度，從而智能操控器件的開-停-開運動，有效避免了溶液pH轉(zhuǎn)變及智能表面浸潤性轉(zhuǎn)變過程的時間消耗，實現(xiàn)了器件運動的快速響應(yīng);
　　2、將Marangoni效應(yīng)這一溫和驅(qū)動力引入到宏觀超分子組裝中，實現(xiàn)了宏觀構(gòu)筑基元的

4、快速運動;通過引入超疏水/超親水特異性修飾，并增加宏觀構(gòu)筑基元的密度，為構(gòu)筑基元提供組裝路線，實現(xiàn)油水界面上以超親水-超親水相互作用為組裝驅(qū)動力的組裝過程;進一步在組裝界面上引入分子識別對，通過主客體相互識別作用實現(xiàn)宏觀組裝體的穩(wěn)定化;
　　3、將金屬鉑催化雙氧水這一化學(xué)驅(qū)動力引入到能量轉(zhuǎn)換體系中，通過化學(xué)驅(qū)動力的驅(qū)動作用推動微發(fā)電機的快速旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)了由雙氧水的化學(xué)能向微發(fā)電機運動的機械能的轉(zhuǎn)變;微發(fā)電機中的磁鐵與螺線管之間發(fā)