本文關鍵詞：基于高分子微結構的微米馬達的研究

  更多相關文章： 軟光刻 聚己內酯 水凝膠 微米馬達 微米泵

【摘要】：在生命系統(tǒng)中,驅動蛋白等生物微米馬達能夠將水解ATP所產(chǎn)生的能量轉化成其自身的動能,從而實現(xiàn)在細胞內部對于物質的輸運。受此啟發(fā),人們發(fā)展出來了與生物微米馬達類似的人工微米機械。它們依靠化學燃料中的化學能或者是外場(磁場、電場等)的能量實現(xiàn)自身運動。這種能夠自主運動的微米馬達在藥物輸運、離子檢測、微流控等方面有潛在的應用前景。人工微米機械分為兩種,其中微米馬達是指自身能夠運動的器件,而微米泵指的是能夠驅動周圍流體運動的器件。然而,由于受到構造方法的限制,很難對人工微米機械的形狀和尺寸進行調控,這就阻礙了人們研究人工納米機械的運動行為與其尺寸和形狀的關系。另外,人們還沒有發(fā)展出具有刺激響應性的人工微米馬達和微米泵�；谝陨峡茖W問題,本論文以PDMS為模板合成了具有多種形狀和尺寸的聚己內酯微米結構,并將其用于人工微米馬達的研究。另外我們還以水凝膠為基礎構造了具有刺激響應性質的人工微米馬達和微米泵。一、基于PDMS模板技術合成形狀可控的高分子人工微米馬達我們先用基于PDMS模板的改進的微轉移成型技術合成各種形狀和尺寸的實心PCL-Pt微米馬達。Pt納米粒子在PCL一側催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣氣泡,驅動馬達自主運動。另外,各種功能性材料(如羅丹明熒光染料和磁響應四氧化三鐵粒子)可通過包覆的方法引入到在PCL的微結構當中,從而使得到的人工微米馬達具有多種功能,包括熒光,磁場控制等。我們還發(fā)現(xiàn)微米馬達的形狀和尺寸會影響其運動行為。在此基礎上,我們通過在PDMS模板上引入PVA犧牲層的方法構造了空心的杯子狀和凳子狀微米結構。通過在杯子結構的底部引入Pt納米粒子,可以實現(xiàn)其在溶液中的自主運動。更重要的是,在不對人工微米馬達和微球進行任何表面修飾的情況下,依靠空腔就可以在磁場的作用下捕獲、運輸和釋放聚己內酯微球。另外,凳子狀微米結構對微球的運輸還具有一定的尺寸選擇性。因此,我們相信這種方法可以應用于多功能人工微米馬達的構造。二、刺激性響應水凝膠人工微米馬達和微米泵的制備通過在水凝膠里包覆Triton X-100兩親性表面活性劑的方法,我們合成了具備熱響應性的聚異丙基丙烯酰胺水凝膠馬達和具備酸響應性的聚丙烯酸納水凝膠馬達。在外界刺激(熱、酸)下,水凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)生變化,里面的表面活性劑會釋放出來,降低局部表面張力,基于馬拉高尼效應推動了水凝膠馬達的自主運動。之后,我們還構造了一系列基于水凝膠的微米泵:酸堿響應微泵,鈣離子響應微泵、酶釋放微泵和表面活性劑釋放微泵。這些馬達和微泵構造起來十分簡單,材料易得,水凝膠還具備很好地生物兼容性,相信其在檢測、微流控、藥物釋放等領域會有很大的發(fā)展前景。
【關鍵詞】：軟光刻 聚己內酯 水凝膠 微米馬達 微米泵
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O631.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-39
• 1.1 自主推進人工馬達的構造和應用10-29
• 1.1.1 自主推進人工馬達的概述和發(fā)展10
• 1.1.2 人工馬達的發(fā)展過程10-14
• 1.1.3 自主推進人工馬達的推進機理和構造方法14-24
• 1.1.4 自主推進人工馬達的應用24-29
• 1.2 微米泵的概述和研究現(xiàn)狀29-31
• 1.3 課題的研究意義和內容31-32
• 1.3.1 研究意義31
• 1.3.2 研究內容31-32
• 參考文獻32-39
• 第二章 基于PDMS模板技術合成形狀可控的高分子人工微米馬達39-64
• 2.1 引言39-40
• 2.2 實驗部分40-43
• 2.2.1 實驗材料和實驗儀器40-41
• 2.2.2 低分子量聚己內酯的合成41-42
• 2.2.3 鉑納米粒子的合成42
• 2.2.4 PDMS 模板的制備42-43
• 2.3 結果與討論43-60
• 2.3.1 不對稱微米馬達的構造43-45
• 2.3.2 實心Pt-PCL微米馬達的自主運動45-49
• 2.3.3 功能性材料的包裹49-50
• 2.3.4 空心微米馬達的構造50-52
• 2.3.5 自推進空心Pt-PCL-Fe_3O_4微米馬達的可控運動52-53
• 2.3.6 基于Pt-PCL-Fe_3O_4的結構來捕捉微球53-60
• 2.4 本章小結60
• 參考文獻60-64
• 第三章 刺激性響應水凝膠人工微米馬達和微米泵的制備64-85
• 3.1 引言64-66
• 3.2 實驗部分66-67
• 3.2.1 實驗材料和實驗儀器66
• 3.2.2 基于聚（N-異丙基丙烯酰胺）水凝膠的人工合成馬達和微米泵的制備66-67
• 3.2.3 基于聚丙烯酸鈉水凝膠的人工合成馬達和微米泵的制備67
• 3.3 結果與討論67-80
• 3.3.1 聚異丙基丙烯酰胺水凝膠馬達的自主推進67-71
• 3.3.2 聚丙烯酸納水凝膠馬達的自主推進71-72
• 3.3.3 基于水凝膠的人工合成微米泵行為表征72-79
• 3.3.4 水凝膠的人工合成馬達和微米泵的結合79-80
• 3.4 本章小結80-81
• 參考文獻81-85
• 第四章 結論85-87
• 攻讀學位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文87-88
• 致謝88-89

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 N. V. Bhat;蔣利人;;汗?jié)n對棉織物微結構的影響[J];纖維標準與檢驗;1991年01期

2 都有為,陳坤基;鐘山微結構科學技術研討會簡訊[J];物理;1996年08期

3 李真,徐則達,梁麗珍,蔡志崗,周建英,張靈志,梁兆熙;一種新穎的制作規(guī)則微結構方法[J];中國激光;2001年04期

4 范建鳳;趙晨醒;范樓珍;;巢狀微結構銀粒子的制備、形成機理及表面增強拉曼光譜研究[J];化學學報;2012年03期

5 陳志斌;;犁削技術與微結構加工[J];中國水運(學術版);2007年01期

6 岳之浩;沈鴻烈;蔣曄;陳偉龍;唐群濤;商威;;單晶黑硅微結構對其反射率影響的研究[J];功能材料;2014年16期

7 ;輻照材料的微結構處理[J];原子能科學技術;2000年05期

8 丁長陽;韓愛民;吳楠;喬春元;;南京下蜀土微結構及其變形特征的研究[J];西部探礦工程;2009年06期

9 曹志遠,程國華;非勻質材料構件微結構分析的細觀元模型[J];玻璃鋼/復合材料;2005年01期

10 金孝剛,王弘;沖擊波處理45鋼的微結構研究[J];高壓物理學報;1993年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃銀;陳航;馮雪;;基于微結構調控的可拉伸波狀硅[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 王廣軍;楊小鴻;韓筱玉;;進行性肌營養(yǎng)不良12例亞微結構改變[A];第四次全國電子顯微學會議論文摘要集[C];1986年

3 包崇云;王買全;R. Trukenmuller;張強;歐國敏;宮蘋;C.A. van Blitterswijk;;微結構芯片優(yōu)化牙種植體穿齦部位形貌特征[A];第六屆全國口腔種植學術會議論文匯編[C];2009年

4 胡瑞林;李向全;官國琳;葉浩;;粘性土微結構的定量化研究進展[A];第五屆全國工程地質大會文集[C];1996年

5 陳斌;尹大剛;袁權;;脛骨螺旋繞孔微結構[A];第十七屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2012年

6 鄧星輝;趙佳彬;于洋;;具有大面積分數(shù)的微結構表面靜態(tài)潤濕性質研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

7 劉輝;李平;魏雨;;Ferrihydrite的微結構對其催化相轉化過程的影響[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

8 李易;肖鵬;申峰;劉趙淼;;微結構流動潤滑中對阻力影響因素的研究[A];北京力學會第20屆學術年會論文集[C];2014年

9 韓巧鳳;王美娟;汪信;;用單原料前驅體合成不同微結構的硫化鉛納米晶[A];中國化學會第27屆學術年會第05分會場摘要集[C];2010年

10 陳嘉鷗;盧承祖;郭素杰;葉斌;;軟土微結構SEM樣品的制備技術[A];新世紀巖石力學與工程的開拓和發(fā)展——中國巖石力學與工程學會第六次學術大會論文集[C];2000年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 宋瑩　姚大捚　陳曉春;南京微結構國家實驗室建設正式啟動[N];新華日報;2005年

2 張曄;“微”結構中的大文章[N];科技日報;2005年

3 內蒙古金三角光纖科技有限公司 王學忠;微結構布拉格光纖邁進產(chǎn)業(yè)化[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃金國;微結構表面紅外熱輻射特性調控方法研究[D];南京理工大學;2015年

2 劉高陽;水電解電催化材料合成、微結構調控及性能研究[D];北京科技大學;2016年

3 楊煥;激光制作綠色能源電池微結構部件技術的研究[D];華中科技大學;2015年

4 畢宴鋼;有機電致發(fā)光器件的微結構電極研究[D];吉林大學;2016年

5 侯俊杰;大豆蛋白—甜菜果膠相互作用及其對食品微結構及感官性質影響的研究[D];華南理工大學;2016年

6 董亭亭;仿生蛾眼抗反射微結構光學機理研究[D];長春理工大學;2016年

7 方俊飛;微結構表面功能材料的制備及其熱輻射光譜特性研究[D];南京理工大學;2014年

8 王濤;高g值環(huán)境典型微結構動態(tài)特性及其測試技術研究[D];大連理工大學;2008年

9 吳勃;金屬仿生功能微結構的激光制備與研究[D];江蘇大學;2011年

10 陳遠流;面向微結構陣列的超精密切削加工與測量關鍵技術研究[D];浙江大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡嘉玲;微結構對聲傳播特性的影響研究[D];蘇州大學;2015年

2 梁燕飛;Pd摻雜花狀In_2O_3微結構的制備及其氣敏特性研究[D];太原理工大學;2016年

3 姚庠;光學微結構表面精密加工的關鍵技術研究[D];華東理工大學;2016年

4 國靜靜;DKI技術對慢性高原病腦灰白質微結構的研究[D];青海大學;2016年

5 李陽;基于PMAC的微結構密集陣列加工機床數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)[D];廣東工業(yè)大學;2016年

6 蘇妙達;基于高分子微結構的微米馬達的研究[D];蘇州大學;2016年

7 劉濤;基于有限元和水平集法的牙釉質多級微結構自動建模和有效模量預測方法[D];西南交通大學;2016年

8 雷夢亞;表面改性對氧化鋅納米棒微結構、磁性及光學性能的影響[D];電子科技大學;2016年

9 馬君郡;單晶硅表面減反射微結構的優(yōu)化研究[D];云南師范大學;2016年

10 郭旌;圓柱表面微結構車削的研究[D];吉林大學;2014年

，

本文編號：806476