微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能化及其應(yīng)用.pdf

1、自驅(qū)動(dòng)器件(Self-propelled device)被認(rèn)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(guò)自驅(qū)動(dòng)器件，可以在人類無(wú)法到達(dá)的位置進(jìn)行可控操作，如細(xì)胞操控，靶向給藥，生物體檢測(cè)，油水分離等。它利用體系內(nèi)部具有的微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)力，并通過(guò)一定的智能材料或微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身的刺激響應(yīng)性，從而有效控制物體的運(yùn)動(dòng)行為。單一的微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效且可控的物體運(yùn)動(dòng)，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(dòng)系統(tǒng)為物體的運(yùn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)一步通過(guò)刺激響應(yīng)性智能材料控制驅(qū)動(dòng)力的功能過(guò)程，從而控制物體的運(yùn)動(dòng)行為。進(jìn)而，我們將物體的運(yùn)動(dòng)引入到宏觀超分子組裝中，實(shí)現(xiàn)了有序且穩(wěn)定的宏觀組裝體的構(gòu)筑;通過(guò)法拉第電磁感應(yīng)定律將運(yùn)動(dòng)行為的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換過(guò)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(dòng)力，并利用具有減阻效果的超疏水涂層，實(shí)現(xiàn)了物體的快速運(yùn)動(dòng);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(kāi)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(yùn)動(dòng)的開(kāi)啟與停止。通過(guò)有機(jī)結(jié)合驅(qū)動(dòng)力與智能材料，制備了紫外光快速響應(yīng)性微驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)控制紫外光輻照的光照強(qiáng)度，從而智能操控器件的開(kāi)-停-開(kāi)運(yùn)動(dòng)，有效避免了溶液pH轉(zhuǎn)變及智能表面浸潤(rùn)性轉(zhuǎn)變過(guò)程的時(shí)間消耗，實(shí)現(xiàn)了器件運(yùn)動(dòng)的快速響應(yīng);
　　2、將Marangoni效應(yīng)這一溫和驅(qū)動(dòng)力引入到宏觀超分子組裝中，實(shí)現(xiàn)了宏觀構(gòu)筑基元的

4、快速運(yùn)動(dòng);通過(guò)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(shí)現(xiàn)油水界面上以超親水-超親水相互作用為組裝驅(qū)動(dòng)力的組裝過(guò)程;進(jìn)一步在組裝界面上引入分子識(shí)別對(duì)，通過(guò)主客體相互識(shí)別作用實(shí)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(dòng)力引入到能量轉(zhuǎn)換體系中，通過(guò)化學(xué)驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)作用推動(dòng)微發(fā)電機(jī)的快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了由雙氧水的化學(xué)能向微發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的轉(zhuǎn)變;微發(fā)電機(jī)中的磁鐵與螺線管之間發(fā)