微納米馬達(dá)是一種能將其周?chē)獠磕芰浚ɑ瘜W(xué)能、光能、聲能等）轉(zhuǎn)化成自身動(dòng)能以驅(qū)動(dòng)自身運(yùn)動(dòng)的微納米尺度器件。由于其自主驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),微納米馬達(dá)在貨物運(yùn)輸、生物醫(yī)藥和環(huán)境治理等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景。因此,本文將圍繞TiO₂和介孔SiO₂（mSiO₂）兩種材料的微納米結(jié)構(gòu)制備展開(kāi)研究,結(jié)合不同的驅(qū)動(dòng)方式,將所制備的微納米結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加工成自驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。并針對(duì)目前微納米馬達(dá)在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用時(shí),存在無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境修復(fù)、功能單一的問(wèn)題,本文進(jìn)一步深入研究了TiO₂@mSiO₂雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)管狀馬達(dá)在環(huán)境領(lǐng)域方面的應(yīng)用。本論文制備了基于TiO₂/mSiO₂材料的球狀和管狀微納米結(jié)構(gòu),并通過(guò)掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀等儀器對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)、晶型等進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)煅燒后得到的銳鈦礦相TiO₂球進(jìn)行表面噴金處理制備出Au/TiO₂雙面球結(jié)構(gòu),使之在紫外光照射下進(jìn)行光催化驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

a)以AAO膜為模板合成納米棒的流程圖

使用微納米線為模板在其外部進(jìn)行電沉積來(lái)獲得管狀結(jié)構(gòu)[20]。1.2.2 自卷曲（rolled-up）技術(shù)自卷曲技術(shù)是主要基于應(yīng)變工程的技術(shù)。通過(guò)在襯底（如硅片）上沉積一層犧牲層（如光致抗蝕劑層），然后再在犧牲層上通過(guò)物理或化學(xué)的方法沉積上所需材料，使之形成具有一定應(yīng)力梯度的納米薄膜。采用蝕刻劑選擇性地刻蝕犧牲層，使沉積在犧牲層上的預(yù)應(yīng)力納米薄膜從襯底表面上釋放出來(lái)，在自身預(yù)應(yīng)力梯度的作用下，該納米薄膜自發(fā)地卷起并形成微管。其中自卷曲微管的直徑，卷曲的次數(shù)和卷曲的長(zhǎng)度由納米薄膜的沉積參數(shù)（如膜厚度和預(yù)應(yīng)力梯度）和光刻預(yù)定圖案決定。如圖 1-2 a）所示，Solovev 等人通過(guò)自卷曲法制備出了 Pt/Au/Fe/Ti 多層微管[21]。其中，薄膜卷曲的長(zhǎng)度為 100 μm，獲得的微管直徑為 5.5 μm，卷曲的圈數(shù)超過(guò) 5 圈。采用光刻膠作為犧牲層，通過(guò)光刻對(duì)其進(jìn)行圖形化，則可以使沉積在其上的納米薄膜圖形化，以便使自卷曲微管實(shí)現(xiàn)精確定位或形成微管陣列，如圖 1-2 b）所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1.2.3 三維激光直寫(xiě)技術(shù)三維激光直寫(xiě)技術(shù)（3D DLW）是將二維平面光刻發(fā)展到第三維度，可以用于制造任意的三維微納米結(jié)構(gòu)。在這項(xiàng)技術(shù)中，首先將 3D 光刻膠（光致抗蝕劑）沉積在基板上，該基板可以按照預(yù)編程的路徑用壓電平臺(tái)在三維空間中進(jìn)行移動(dòng)，以使目標(biāo)光刻膠曝光在激光焦點(diǎn)處。其中，光刻膠可以分為兩種：正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。對(duì)于正性光刻膠，暴露于激光下的部分更易溶于顯影劑中，因此它可被顯影劑溶液洗掉，留下溶解性較小的未曝光部分。負(fù)性光刻膠的表現(xiàn)則與之相反，負(fù)性光刻膠的曝光區(qū)域會(huì)產(chǎn)生聚合而更加難以溶解，因此負(fù)性光刻膠保留其曝光區(qū)域而未曝光區(qū)域被顯影劑溶液除去。如圖 1-3 a）所示，Nelson 課題組用負(fù)性光刻膠制備出了 3D 螺旋形結(jié)構(gòu)，通過(guò)在螺旋結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步沉積 Ti 和 Ni 層，使之能在磁場(chǎng)的操縱下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)[23]。由于三維激光直寫(xiě)技術(shù)的控制精度較高，Nelson 團(tuán)隊(duì)還使用此方法制備了多孔支架式籠狀馬達(dá)（圖 1-3 b），用于捕獲和定向運(yùn)輸細(xì)胞[9]。


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