發(fā)布時(shí)間：2024-02-19 16:49

　　螺旋形微型機(jī)器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、細(xì)胞生物學(xué)和芯片實(shí)驗(yàn)室上有著巨大的應(yīng)用潛力。在低雷諾數(shù)流體環(huán)境下,粘滯力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于慣性力的作用,普通的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)將不會(huì)引起位移(“扇貝”理論),這一結(jié)論是與直覺相悖的。受到自然界的啟發(fā),帶有螺旋形鞭毛的細(xì)菌(如大腸桿菌)在該環(huán)境中展現(xiàn)出優(yōu)越的游泳性能。因此,仿生螺旋形微型機(jī)器人的制備一直是近些年研究熱點(diǎn)。本文提出了光刻-鍍膜-濕法刻蝕三步法的制備方法,能高產(chǎn)量、低成本、可控化制備出螺旋形微型機(jī)器人。此外,進(jìn)一步探索該制備方法中蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)原理,找到了光刻膠的溶脹作用導(dǎo)致了應(yīng)力的產(chǎn)生,進(jìn)而使得二維形狀卷曲形成三維的螺旋形微結(jié)構(gòu)。利用這一原理,通過改變二維模板的參數(shù),對螺旋形微型機(jī)器人的幾何形狀實(shí)現(xiàn)了可控化制備。本論文采用旋轉(zhuǎn)均勻磁場對螺旋形微型機(jī)器人進(jìn)行了游泳性能表征,驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)速度與螺旋形微型機(jī)器人半徑和體長的關(guān)系,運(yùn)動(dòng)速度與頻率之間的線性關(guān)系,這些都是與目前已有的理論結(jié)果是相吻合的。在文末,還提出了反饋控制策略實(shí)現(xiàn)了螺旋形微型機(jī)器人沿著預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)的控制。本文通過對螺旋形微型機(jī)器人制備方法和運(yùn)動(dòng)性能的研究,得到如下結(jié)論:第一,基于矩形模板的溶脹是各向同性的過...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1微型機(jī)器人微創(chuàng)醫(yī)學(xué)應(yīng)用概念[7]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-微納機(jī)器人用于醫(yī)學(xué)上的設(shè)想很早地出現(xiàn)在科幻電影中。在1966年上映的電影《神奇的旅程》中，一艘潛艇和船員在被縮小后被注射進(jìn)入了一個(gè)昏迷的病人體內(nèi)，幫助疏通了病人體內(nèi)的血塊，并最終挽救了病人的生命。盡管這在當(dāng)時(shí)看來還是天方夜譚，但隨著近幾年微納科....

圖1-2合成微納機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-前的動(dòng)能。光場驅(qū)動(dòng)的微納機(jī)器人由至少一種光敏材料組成，這些材料包括了光催化材料、光致變色材料和光熱材料[26]。在光的激發(fā)下，這些光敏材料能夠吸收光能，從而產(chǎn)生光催化反應(yīng)、光異構(gòu)化和光熱轉(zhuǎn)換。光催化材料是制造光場驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人中最被廣泛使用的。....

圖1-3合成微納機(jī)器人示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-7-圖1-3合成微納機(jī)器人示意圖a)在超聲場中運(yùn)動(dòng)的金屬微納粒子的原理闡述[29]b)血液中磁場引導(dǎo)、超聲場驅(qū)動(dòng)的紅細(xì)胞微機(jī)器人示意圖[30]c)由一串超順磁性珠組成的表面步行者運(yùn)動(dòng)機(jī)理闡述[31]d)基于DNA連接的超順磁珠的柔軟磁性微納機(jī)器人[....

圖1-4生物驅(qū)動(dòng)的微納機(jī)器人示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-聚苯乙烯微球上，而尿素酶催化尿素分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)馀莓a(chǎn)將推動(dòng)微納機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。圖1-4生物驅(qū)動(dòng)的微納機(jī)器人示意圖a)巨噬細(xì)胞——鎂混合生物機(jī)器人的掃描電子顯微鏡圖（鎂機(jī)器人用綠色表示，巨噬細(xì)胞用粉紅色表示），右圖：顯示鎂（綠色）和鈦（藍(lán)綠色）分....

本文編號：3903018