光响应性智能运动的研究
本文选题:Marangoni效应 + 超疏水 ; 参考:《北京化工大学》2016年硕士论文
【摘要】:智能运动指的是器件在外界或内部的应力、应变、热、光、电、磁、辐射等条件发生变化时,而发生某种响应。当这种响应转变成执行动作时就形成相应的智能运动。在本实验中为研究智能运动,有两个关键步骤:一是制作超疏水船只及功能协同系统,二是在光照射下实现船只的开停。(1)红外激光响应性智能运动的实现。用泡沫铜折叠的船只经过沉积Ag和十二硫醇的修饰实现超疏水,在硅片上滴上含有双(2-乙基己基)磷酸的石蜡,将硅片贴在船只的尾部从而制作出功能协同的运动系统。实验在水槽中进行,水槽中有一定量的碱性溶液,将器件放入水槽中,当用红外激光照射时石蜡熔化,双(2-乙基己基)磷酸会释放,双(2-乙基己基)磷酸在碱性条件下会形成Marangoni效应产生推力而推动船只的运动。实验先探究在不同强度的红外激光的照射、不同的双(2-乙基己基)磷酸比例下船只的运动速度的变化,发现当红外激光的照射强度增大时船只的运动速度增大,因为在高强度下,单位时间释放的双(2-乙基己基)磷酸增多。当双(2-乙基己基)磷酸比例增大时船只的速度也会随之增大,因为比例的增大单位时间内双(2-乙基己基)磷酸的释放量增多。最后制备了金纳米片,测试了金纳米片的热效应,发现金纳米片具有良好的热效应,但当在石蜡中加入金纳米片时发现其对石蜡熔化没有起到明显的作用。(2)光刻胶在紫外光的照射下能分解,实验中将双(2-乙基己基)磷与光刻胶混合旋涂在硅片上,硅片贴在超疏水船只的尾部制作成智能器件。将器件放在盛有碱性溶液的水槽中,当用紫外光的照射时双(2-乙基己基)磷酸会释放从而推动的超疏水船只的运动。双(2-乙基己基)磷酸在碱性条件下能快速去质子化,在酸性条件下去质子化过程受到抑制,利用这一性质实现船只的开停。实验利用Ph=12和3的NaOH溶液,在船只从碱性溶液运动到酸性溶液时船只的运动能停止。
[Abstract]:Intelligent motion refers to the response of the device when the stress, strain, heat, light, electricity, magnetism, radiation and other conditions change outside or inside. When the response is transformed into an action, the corresponding intelligent motion is formed. In order to study intelligent motion, there are two key steps in this experiment: one is to make superhydrophobic ship and its functional cooperative system, the other is to realize the ship's opening and stopping under light irradiation, and the realization of infrared laser responsive intelligent motion. The foam copper folded ship was modified by deposition of Ag and dodecyl mercaptan to achieve superhydrophobicity, and the paraffin containing bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid was dripped onto the silicon wafer, and the silicon wafer was pasted on the stern of the ship to make a coordinated motion system. The experiment was carried out in a flume. There was a certain amount of alkaline solution in the flume. The device was put into the flume. When the paraffin wax was melted when irradiated with infrared laser, the bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid was released. Bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid can form the Marangoni effect in alkaline condition to produce thrust and promote the ship's motion. In this experiment, we studied the change of ship's velocity under different intensity of infrared laser irradiation and different ratio of bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid. It was found that the velocity of ship increased when the intensity of infrared laser irradiation increased. Because at high intensity, the amount of bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid released per unit time increases. When the ratio of bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid increases, the ship's velocity will increase, because the amount of bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid will increase in unit time. Finally, gold nanoparticles were prepared, and the thermal effects of gold nanoparticles were tested. However, when gold nanoparticles were added into paraffin wax, it was found that gold nanoparticles did not play a significant role in wax melting. The photoresist could decompose under ultraviolet light. In the experiment, the mixture of bis-2-ethylhexyl) phosphorus and photoresist was sprayed on the silicon wafer. The wafer is attached to the tail of a superhydrophobic ship and made into an intelligent device. The device is placed in a flume containing alkaline solution. When irradiated by ultraviolet light, di-2-ethylhexyl) phosphoric acid releases the superhydrophobic ship motion. Bis-2-ethylhexyl) phosphoric acid can deprotonate rapidly in alkaline condition, and deprotonation process is inhibited in acidic condition. This property can be used to realize the opening and stopping of ships. Using the NaOH solution of Ph=12 and 3, the ship's motion energy stops when the ship moves from alkaline solution to acid solution.
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB381
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,本文编号:1932551
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