近年來,隨著微納加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,研究人員設(shè)計(jì)出許多制備簡單、功能性強(qiáng)的微納米馬達(dá)。其中,磁場驅(qū)動的馬達(dá)因其具備遠(yuǎn)程驅(qū)動方式和精準(zhǔn)導(dǎo)航能力而備受關(guān)注。本課題致力于研究一種新型的表面運(yùn)動型磁驅(qū)二聚體馬達(dá),該馬達(dá)由磁性陰陽球組裝而成,在振蕩磁場驅(qū)動下能夠產(chǎn)生定向運(yùn)動。本課題制備了全包覆和半包覆的磁性顆粒。首先,利用異性電荷相吸原理,將共沉淀法制備的四氧化三鐵(Fe₃O₄)磁性顆粒包覆在聚苯乙烯(PS)微球表面,成功制備出Fe₃O₄@PS全包覆磁性顆粒。但在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),Fe₃O₄@PS顆粒在振蕩磁場下不能相互吸引形成二聚體。故調(diào)整了實(shí)驗(yàn)方案,利用氧化還原方法,將金屬Ni²⁺離子化學(xué)沉積在PS球顆粒表面,成功制備出Ni@PS磁性微球。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),在振蕩磁場驅(qū)動下Ni@PS全包覆磁性顆粒能夠相互組裝形成二聚體,但馬達(dá)不能產(chǎn)生定向運(yùn)動,可能的原因是溶液中存在磁性雜質(zhì)對運(yùn)動造成干擾。此外,本課題通過電子束蒸鍍制備出半包覆的Ni@SiO<...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1幾種螺旋擺動型微納米馬達(dá)a)Ni-Ag-Au三段式微納米馬達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1-1a）所示。該馬達(dá)由一端為Au作為馬達(dá)頭部，另一端為Ni作為馬達(dá)的尾部，中間部分為Ag作為馬達(dá)的連接部分，三部分組成總長為6.5μm。在旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動下Ni段感受磁場的變化發(fā)生擺動推動馬達(dá)運(yùn)動，雖然馬達(dá)的速度較前者稍微降低到6μm/s。后來，Pak....

圖1-2光刻工藝制備螺旋推進(jìn)型馬達(dá)的過程示意圖

工藝流程如圖1-2a）-f）所示，馬達(dá)結(jié)構(gòu)包括軟磁材料的頭部和螺旋形式的尾部如圖所示1-2g），通過改變旋轉(zhuǎn)磁場對馬達(dá)頭部旋轉(zhuǎn)磁矩的旋轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)對微納米馬達(dá)的方向。同期，Ghosh等人[29]也設(shè)計(jì)了類似的結(jié)構(gòu)，但是其制備的馬達(dá)長度較短，速度更快。他們同樣采用微納米加工工....

圖1-3雙光子3D打印微納馬達(dá)[33]

圖1-2光刻工藝制備螺旋推進(jìn)型馬達(dá)的過程示意圖[28]a)-f)光刻工藝制備馬達(dá)流程示意圖；g)螺旋推進(jìn)型馬達(dá)SEM圖片，人們開始利用雙光子激光3D打印技術(shù)、激光直寫技術(shù)或術(shù)加工類似的結(jié)構(gòu)，加工效率較高可大量制備馬達(dá)。如Q1-3a）所示的雙光子3D打印技....

圖1-4幾種制備工藝不同的表面運(yùn)動型磁驅(qū)馬達(dá)a)一大一小磁性顆粒通過DNA連接而成[37]

馬達(dá)與地面之間產(chǎn)生的摩擦力充當(dāng)阻礙作用，從而與地面接觸的顆粒充當(dāng)支點(diǎn)其余顆粒受到磁場的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，繼而整個馬達(dá)發(fā)生連續(xù)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向前運(yùn)動。該馬達(dá)長度只有3μm，在頻率為32Hz的旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動下馬達(dá)速度達(dá)到12μm/s，同時發(fā)現(xiàn)隨著頻率的增加，磁性顆粒將會發(fā)生斷裂....

本文編號：3971128