协同作用对光驱动微马达运动效率提高的影响研究

发布时间：2024-05-19 22:13

　　近年来,微纳米马达由于其在药物运输、生物感应和环境治理等方面的广泛应用已经引起了学术界越来越多的关注。作为微纳米马达中重要的一类分支,光驱动微马达可以将清洁的光能转化为机械能,从而驱动马达自主运动。同时,又由于光驱动微马达在软物质、活性材料等研究领域中广泛的适用性,以及在生物医疗、环境修复等领域的应用前景,对其研究具有重要意义。目前通过光能驱动微纳米马达的一个重要方法是利用光催化反应。然而研究结果显示催化反应的能量转化效率通常十分低下,这会在实际应用中带来诸如马达运动速度过低或者燃料浓度过高等问题。因此,如何改善光催化马达的能量转换效率成为一个亟需解决的问题。基于目前面临的挑战,本课题以常用的二氧化钛(Ti O2)光催化马达为基础,分别设计出两种方法来提高马达的运行效率。首先,受前人研究工作的启发,本文在二氧化钛-金(Ti O2-Au)Janus微球马达的基础上,通过再沉积一层银(Ag),从而制备出具有两层不同金属的二氧化钛-金/银(Ti O2-Au/Ag)马达。实验结果表明,改进后的Ti O2-Au/Ag马达速度提高为Ti O2-Au马达的两倍。根据电化学实验的结果,本文推测金和银两...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1a）自电泳双金属棒的驱动原理图[24]；b）超声驱动的微米Au棒运动示意图[20]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文225]。自从对微纳米马达的研究开始以来，对这种马达已经进行了广泛深入的研究，并较为完善地理解了其运动机理。如图1-1a）所示，这种马达的推进机制被称为自电泳，起源于H2O2在马达的两端发生的氧化还原反应。阳极和阴极末端分别在反应过程中产生和消耗氢离....

图1-4a）磁场及超声场驱动棒状微马达示意图[39]；b）浓度梯度及超声场驱动双金属棒示意图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文6H2O2溶液中，这种双金属棒会在底板附近以Ru端在前运动，运动速度大约为33μm/s；施加超声波后，双金属棒会从底部被超声力悬停至中间的驻波节点处，并且以Au端在前运动，运动速度大约为63μm/s。同时这种Au-Ru双金属棒马达与前述螺旋状马达类似....

图2-1水热法制备TiO2小球流程图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文102.2微球的合成2.2.1水热法合成TiO2微球采用文献中的方法用水热法制备TiO2微球[43]。首先在烧杯中依次倒入15mL的无水乙醇，0.175mL的甲酸和0.65mL的钛酸异丙酯，用玻璃棒搅拌均匀，并使用漩涡混合器震荡使溶液分散均匀。然后将....

图2-2模板法制备TiO2小球流程图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文112.2.2模板法合成TiO2微球根据文献中的方法稍加改进用包覆法制备TiO2微球[44]。首先将2.5mL的无水乙醇，50μL的3μmSiO2微球（HugeB.C.5%）和30μL0.1M的LTO7表面活性剂依次倒入15mL离心管中作为A液；再将....

本文编号：3978529