自驅動微/納米馬達是一種能夠將化學能、光能、熱能等能量轉化為動能從而實現自主運動的微/納米尺度自主裝置。近年來,微/納米馬達發(fā)展迅速,在藥物靶向輸運、生物傳感、水質監(jiān)測、環(huán)境修復、自組裝等方面都取得了一些成就。由于環(huán)境提供“自驅動能量”,所以研究環(huán)境對馬達動力學的影響尤為重要。鑒于馬達實際環(huán)境是化學活化的非平衡態(tài)體系,顯然其影響要復雜、豐富的多。但迄今為止,這部分的研究相對匱乏。本文采用介觀模擬方法來做了兩部分的研究,一部分是討論了復雜時空變化環(huán)境,一部分討論了相互作用下馬達的集體動力學。對微/納米馬達的研究方法主要有實驗和數值模擬兩種方法。計算機數值模擬不受實驗條件的約束,是一種方便高效的研究方法。在第二章中先是介紹了幾種常用的數值模擬方法,如蒙特卡羅方法等。然后詳細介紹了本文用到的一種基于粒子介觀模擬方法—多粒子碰撞動力學(MPC),MPC方法是將溶液看成粒子進行研究,對其進行粗細簡化。對MPC方法中的具體算法、性質做了詳細推導。在第三章中,運用MPC—MD方法來模擬了在化學振蕩介質中自驅動納米馬達(二聚物馬達)的集體動力學。研究了分別在余弦函數曲線型和鋸齒型振蕩環(huán)境中,不同個數、尺寸納米馬達的集體動力學性質。通過不同馬達距離和函數對馬達運動過程中的集體結構進行數值量化,研究了隨著燃料粒子加入和除去,馬達在這些振蕩的環(huán)境中出現了一些有趣的集群現象,并且采用徑向分布函數來討論這些集群的具體構型,用馬達的平均速率對其運動行為進行具體分析。在第四章中,研究了在可激發(fā)介質中具有時滯傳播的卷波的動力學,討論了增加時間延遲對卷波構型和周期的影響,另外還研究了擴散耦合強度對時滯引起的卷波的影響,最后給出了擴散耦合時滯平面的相圖。本文的結論有助于對活化復雜環(huán)境中馬達的集體行為的研究。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

杭州電子科技大學碩士學位論文1 緒論言著社會的發(fā)展、科技的進步，人類對新事物的探索也越來越全面越來越復雜，人類也將面臨著許多挑戰(zhàn)。比如，人們希望用微米械或膠體在人體類運動來治療疾病。近十幾年來，一些來自物理微米/納米技術等不同學科的學者開展了一系列微米/納米馬達的希望將這些看似神秘的東西變?yōu)楝F實。

杭州電子科技大學碩士學位論文些聚合物進行組裝合成。這些合成馬達與生物，也一樣可以從環(huán)境中獲得能量，并且進行能量使馬達運動。2002 年，第一個以 H2O2為燃料的物圖 1.2）。將具有催化性能的 Pt 放置在聚二甲基放在充有 H2O2燃料的溶液中，Pt 催化 H2O2發(fā)生。美國賓夕法尼亞大學[6]和加拿大多倫多大學[7 的實驗產生了濃厚的興趣，于是他們就開始專注米尺度的馬達。2004 年，賓夕法尼亞大學的研反應來催化的人造自驅動微、納米馬達：Au/P通過 Pt 端催化被氧化消耗燃料 H2O2，失去電子向著帶負電荷的電子移動，這樣就造成溶液中流向 Au 端，從而相對于馬達就產生了反作用力的方向移動（圖 1.3）。

線馬達[6]。馬達通過 Pt 端催化被氧化消耗燃料 H2O2，失去電子，產生 H+,然而H+粒子在溶液中向著帶負電荷的電子移動，這樣就造成溶液中攜帶 H+的流體在馬達表面從 Pt 端流向 Au 端，從而相對于馬達就產生了反作用力推動著馬達朝著流體運動的相反的方向移動（圖 1.3）。圖 1.2 自推薦器件示意圖[6]
【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 呂剛,紀青,展永,卓益忠;驅動蛋白及其研究進展[J];現代物理知識;2002年05期

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1 劉玉書;反應多粒子碰撞動力學在雙負反饋系統(tǒng)的建模和應用[D];杭州電子科技大學;2012年

本文編號：2894026