盘状自驱动微马达制备及运动机理研究

摘要

随着材料科学的不断发展，人们对微纳米材料的研究不断提出了更高的要求。而层层自组装技术是一种实验条件简易，操作简单，选材广泛的一种制备微纳米材料的常用技术。本课题通过两种方法制备盘状自驱动微马达，然后研究其在过氧化氢溶液中简单的运动机理，该体系在药物输送和靶向释放研究中有巨大潜在应用。
　　本课题主要研究内容如下：第一次创新性的提出了一种合成制备阵列图案化的微米盘状聚电解质多层膜（PEM）盘状马达基体，制备的马达直径为5um和10um，厚度为30nm左右。首先制备聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜（厚度为0.3mm），通过静电力在其表面进行层层组装PEM超薄膜，然后将清洗干净的图案化的硅基板放置在PEM表面施加压力，完成第一次印刷。为了完成将盘状马达在溶液中的释放，我们需要完成第二次印刷，即先通过在载玻片旋涂聚乙烯醇薄膜（PVA）或者聚丙乙烯薄膜(PS)作为牺牲层，将带有PEM盘状马达的PDMS作为软印章压在牺牲层表面，施加压力，完成转印后采用相应的溶剂将牺牲层溶解完成马达的释放。在微接触印刷转印的过程中，主要考虑的实验因素：（1）PEM与不同基底（PDMS和硅基板）之间的作用力，（2）在干燥和湿润两种转印条件下PEM自身的线张力，（3）转印的温度，（4）转印的压力，（5）转印的时间。通过大量的实验摸索，不断优化最佳实验条件来制备大量形状规则的人造盘状微米马达。实验结果表明，PEM为(PAA/PAH)4X(PAA/PAH-FITC)2X，转移压力：20g/cm2，转移温度：22℃，转印时间：45s时转移效果最佳。
　　为了完成马达的功能化，采用真空喷镀铂以及乙醇还原氯铂酸两种方法制备并将其组装到上述两种体系中。组装完成之后，由于铂催化燃料过氧化氢分解产生氧气，推动盘状马达在溶液里进行运动。然后对气泡的产生特点，马达运动速度及轨迹进行相应机理研究，通过大量实验数据的总结得到氧气气泡产生情况主要分为三种，单一气泡推动马达运动；两个气泡对称在马达左右两边共同作用推动马达在溶液中运动；最后一种由于喷镀铂的时候不均一，马达一侧表面多点可以产生氧气气泡，通过作用力的合力来完成马达在溶液中的运动。

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第1章绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2层层自组装

1.3微接触印刷技术

1.4本课题的主要研究内容

第2章实验材料与方法

2.1实验所用试剂及仪器

2.2实验方法

第3章人造微米马达设计及制备

3.1引言

3.2不同形状的PEM超薄膜制备

3.3人造微米马达的功能化

3.4人造微米马达的交联实验

3.5人造微米马达从PDMS印章上的释放

3.6第二种方法设计制备盘状聚电解质马达

3.7本章小结

第4章人造微米马达运动机理研究

4.1引言

4.2马达制备实验过程

4.3人造微米马达的运动模式

4.4本章小结

结论

参考文献

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