磁驱阴阳球马达的制备及其运动特性的研究

发布时间：2024-05-12 08:31

　　近年来,随着微纳加工技术的不断进步,研究人员设计出许多制备简单、功能性强的微纳米马达。其中,磁场驱动的马达因其具备远程驱动方式和精准导航能力而备受关注。本课题致力于研究一种新型的表面运动型磁驱二聚体马达,该马达由磁性阴阳球组装而成,在振荡磁场驱动下能够产生定向运动。本课题制备了全包覆和半包覆的磁性颗粒。首先,利用异性电荷相吸原理,将共沉淀法制备的四氧化三铁(Fe₃O₄)磁性颗粒包覆在聚苯乙烯(PS)微球表面,成功制备出Fe₃O₄@PS全包覆磁性颗粒。但在实验过程中发现,Fe₃O₄@PS颗粒在振荡磁场下不能相互吸引形成二聚体。故调整了实验方案,利用氧化还原方法,将金属Ni²⁺离子化学沉积在PS球颗粒表面,成功制备出Ni@PS磁性微球。在实验过程中发现,在振荡磁场驱动下Ni@PS全包覆磁性颗粒能够相互组装形成二聚体,但马达不能产生定向运动,可能的原因是溶液中存在磁性杂质对运动造成干扰。此外,本课题通过电子束蒸镀制备出半包覆的Ni@SiO<...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1几种螺旋摆动型微纳米马达a)Ni-Ag-Au三段式微纳米马达结构示意图

如图1-1a）所示。该马达由一端为Au作为马达头部，另一端为Ni作为马达的尾部，中间部分为Ag作为马达的连接部分，三部分组成总长为6.5μm。在旋转磁场驱动下Ni段感受磁场的变化发生摆动推动马达运动，虽然马达的速度较前者稍微降低到6μm/s。后来，Pak....

图1-2光刻工艺制备螺旋推进型马达的过程示意图

工艺流程如图1-2a）-f）所示，马达结构包括软磁材料的头部和螺旋形式的尾部如图所示1-2g），通过改变旋转磁场对马达头部旋转磁矩的旋转方向，实现对微纳米马达的方向。同期，Ghosh等人[29]也设计了类似的结构，但是其制备的马达长度较短，速度更快。他们同样采用微纳米加工工....

图1-3双光子3D打印微纳马达[33]

图1-2光刻工艺制备螺旋推进型马达的过程示意图[28]a)-f)光刻工艺制备马达流程示意图；g)螺旋推进型马达SEM图片，人们开始利用双光子激光3D打印技术、激光直写技术或术加工类似的结构，加工效率较高可大量制备马达。如Q1-3a）所示的双光子3D打印技....

图1-4几种制备工艺不同的表面运动型磁驱马达a)一大一小磁性颗粒通过DNA连接而成[37]

马达与地面之间产生的摩擦力充当阻碍作用，从而与地面接触的颗粒充当支点其余颗粒受到磁场的作用而发生旋转，继而整个马达发生连续的旋转产生向前运动。该马达长度只有3μm，在频率为32Hz的旋转磁场驱动下马达速度达到12μm/s，同时发现随着频率的增加，磁性颗粒将会发生断裂....

本文编号：3971128