飞秒激光制造微纳机器人功能部件
发布时间：2021-06-15 13:32
在“人工智能”、“5G”、“自动驾驶”这些充满科技感的词汇不断出现的21世纪,人类的好帮手——机器人也迎来了发展和产业化的黄金时期,作为机器人的分支之一——微纳机器人同样在以后的人类生活中扮演着重要的角色。在19世纪60年代微机械的概念出现后,微纳机器人不断发展,理论概念不断被完善和提出,各种制备工艺百花齐放,驱动方式也多种多样。而且众多微纳机器人在生物医疗、科研实验、环境检测等方面为人们提供了新的解决方案。微纳机器人由多个系统组成,首先微纳机器人在微纳尺度下进行图像信息的获取和成像依赖于视觉系统,然后微纳机器人完成各种抓取释放转移等功能时都需要依赖于执行器,作为微纳机器人必不可少的两个模块——视觉模块和执行器模块,在机器人实际应用中有着重要的现实意义。本论文主要聚焦于这两个模块,接下来就对两方面的工作内容进行介绍:（1）在自然界中,多数节肢动物都拥有一种名为复眼的视觉器官,复眼结构具备独特的光学特性:小体积、大视场、大景深、对运动物体灵敏度高等。正因为它具有这些特性,人造的仿生复眼结构在微纳机器人的视觉成像方面有着重要的应用前景。飞秒激光直写（FsLDW）技术因其在三维制备,可程序化...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光镊捕获微纳胶体粒子原理示意图
第一章绪论5无热效应的特点。如图1.3是常见的加工系统，包括光源(激光光源主要采用钛：蓝宝石激光器，利用掺钛蓝宝石作为增益介质，波长一般在800nm，脉冲宽度为100fs左右，重复频率为82MHz，脉冲能量在0.1至1000nJ范围内。),光路，三维位移平台，电脑控制端和显示器。图1.3飞秒激光双光子聚合加工系统双光子聚合反应得益于飞秒激光的超越光学衍射极限的性能，对聚合物的材料要求较低，可聚合的单体如：聚乙二醇二丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯；生物材料如：蛋白质；热敏材料如：N-异丙基丙烯酰胺等等。而由于材料多样性，由发双光子聚合制备的微纳器件也有更为广泛的应用，例如生物兼容性较好的材料可用于制备微纳器件人实现药物运输，细胞培养，柔性材料的响应特性可用于制备微纳执行器，由于飞秒激光的高分辨率，也可以制备多种材料的柔性微纳光学器件[18]等等。如图1.4所示，Sun等人利用光聚合反应制备里世界上第一个微米牛(10μm)，栩栩如生的立体感十足的微结构展示出飞秒激光超强的真三维加工能力[19]。
第一章绪论6图1.4飞秒激光双光子聚合反应制造的‘微米牛’1.2微纳机器人21世纪即将步入人工智能的时代，无论是5G提供的硬件条件，还是云计算，云服务等概念的实例化日趋完善，这都为人类下一次具有划时代意义的工业革命奠定了技术的基矗而正是有了人工智能的发展和几乎零延迟的5G通讯网络，机器人这个很早就出现并且不断被发展的概念有了一个质的飞跃。现在机器人已经开始在社会上扮演着重要的角色，无论是工业运输，消防救援，家庭服务等等领域，我们都能看到他们的身影。我们把视角从宏观转向在高倍显微镜下的微纳领域，早已存在的虽然人们肉眼不可见的微纳机器人也同样在各个领域做着卓越的贡献。而正是由于其在无创外科手术，药物输送，细胞(微粒)操纵，生物传感和环境修复等各个领域完成着不可思议的工作，所以微纳机器人的发展和研究从未停下脚步，业已成为人类未来的重要助力之一[20-21]。1.2.1微纳机器人的发展机器人可以简单的理解为替代人类完成一些重复性和较困难的工作，所以机器人的原型均是对人类或者其他生物行为的模仿。同样，微纳机器人也是对宏观生物的结构或行为进行模仿，然后缩小到微纳尺度，从而产生了具有相同形态或类似功能的微纳机器人。例如，自然界中的昆虫、水下的鱼类、肉眼看不见的细菌等都是微纳机器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of Microlens Array and Its Application:A Review[J]. Wei Yuan,Li-Hua Li,Wing-Bun Lee,Chang-Yuen Chan. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(01)
本文编号：3231148
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光镊捕获微纳胶体粒子原理示意图
第一章绪论5无热效应的特点。如图1.3是常见的加工系统，包括光源(激光光源主要采用钛：蓝宝石激光器，利用掺钛蓝宝石作为增益介质，波长一般在800nm，脉冲宽度为100fs左右，重复频率为82MHz，脉冲能量在0.1至1000nJ范围内。),光路，三维位移平台，电脑控制端和显示器。图1.3飞秒激光双光子聚合加工系统双光子聚合反应得益于飞秒激光的超越光学衍射极限的性能，对聚合物的材料要求较低，可聚合的单体如：聚乙二醇二丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯；生物材料如：蛋白质；热敏材料如：N-异丙基丙烯酰胺等等。而由于材料多样性，由发双光子聚合制备的微纳器件也有更为广泛的应用，例如生物兼容性较好的材料可用于制备微纳器件人实现药物运输，细胞培养，柔性材料的响应特性可用于制备微纳执行器，由于飞秒激光的高分辨率，也可以制备多种材料的柔性微纳光学器件[18]等等。如图1.4所示，Sun等人利用光聚合反应制备里世界上第一个微米牛(10μm)，栩栩如生的立体感十足的微结构展示出飞秒激光超强的真三维加工能力[19]。
第一章绪论6图1.4飞秒激光双光子聚合反应制造的‘微米牛’1.2微纳机器人21世纪即将步入人工智能的时代，无论是5G提供的硬件条件，还是云计算，云服务等概念的实例化日趋完善，这都为人类下一次具有划时代意义的工业革命奠定了技术的基矗而正是有了人工智能的发展和几乎零延迟的5G通讯网络，机器人这个很早就出现并且不断被发展的概念有了一个质的飞跃。现在机器人已经开始在社会上扮演着重要的角色，无论是工业运输，消防救援，家庭服务等等领域，我们都能看到他们的身影。我们把视角从宏观转向在高倍显微镜下的微纳领域，早已存在的虽然人们肉眼不可见的微纳机器人也同样在各个领域做着卓越的贡献。而正是由于其在无创外科手术，药物输送，细胞(微粒)操纵，生物传感和环境修复等各个领域完成着不可思议的工作，所以微纳机器人的发展和研究从未停下脚步，业已成为人类未来的重要助力之一[20-21]。1.2.1微纳机器人的发展机器人可以简单的理解为替代人类完成一些重复性和较困难的工作，所以机器人的原型均是对人类或者其他生物行为的模仿。同样，微纳机器人也是对宏观生物的结构或行为进行模仿，然后缩小到微纳尺度，从而产生了具有相同形态或类似功能的微纳机器人。例如，自然界中的昆虫、水下的鱼类、肉眼看不见的细菌等都是微纳机器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of Microlens Array and Its Application:A Review[J]. Wei Yuan,Li-Hua Li,Wing-Bun Lee,Chang-Yuen Chan. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(01)
本文编号：3231148
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